熱鬧的海底熱泉社區

程潛

歡迎來到熱液噴口

在大陸板塊交界處，深潛至海底2000米至3000米的地方，幸運的話，能夠邂逅一個特殊的深海秘境：海底熱泉。

海底熱泉的海水是特殊的。此深度的海水通常是冰冷的，大約2℃，但炙熱的海底熱泉卻能將這寒冷刺骨的海水加熱到60℃至464℃。這里的海水與我們想象中的不大一樣，如果溫度足夠高，海水會成為超臨界流體，即既擁有液態水的性質，又擁有氣態水的性質的水。在標準大氣壓下，水的臨界點是375℃，而在這個深度的深海中，壓力超過了300個標準大氣壓，這里的水在407℃時便會成為超臨界流體。

在海底熱泉，你首先會注意到的大概是那些醒目而特殊的“煙囪”，你所看到的“煙囪”可能是白色的，也可能是黑色的，它們成分不大相同。白色“煙囪”富含鋇、鈣和硅，而黑色通常含有硫化物。形成時的溫度也不大相同，溫度為100℃～350℃時，形成白色“煙囪”，溫度大于350℃時，形成黑色“煙囪”。

這樣特殊的深海秘境是如何形成的呢？

如果你面前有一張全球海底熱泉分布圖，你會發現海底熱泉大多形成于板塊交界處。板塊交界的地方，會有裂谷或裂縫，海水沿著裂谷或裂縫滲入海底地殼內部，與地殼內洶涌熾熱的巖漿短兵相接，與地殼中的玄武巖發生化學反應，形成了高溫、酸性且富含礦物質的熱液，海水勇往直前，層層滲透，直到地殼中的巖石不再與其反應，阻擋住了它前進的步伐，熱液便開始回流至海底，在入口處與冰冷的海水相遇，迅速冷卻，并析出各種硫化物如黃銅礦、硫酸鈣、硫酸鎂等物質。這些物質不斷堆積，越堆越高，漸漸形成了“煙囪”。

在深海2000米的地方，水溫低、壓強大、常年黑暗，種種惡劣的條件限制了生物在該領域的活動，因此，在這樣深的海水中，一般海洋生物的種類和數量十分匱乏。但海底熱泉卻不一樣，這里熱熱鬧鬧，種類繁多的深海生物在此定居。

秘境中的生產者

深海中暗無天日，自然也沒有地面上的花草樹木或是淺海里的海草、水藻等生物。在這里，承擔這一角色的是那些不起眼的細菌。這些小小的細菌有著不小的本領，能夠忍受來自“煙囪”的超高溫，同樣能夠抵御深海的冰冷海水。它們有著化能合成的本領，即利用二氧化碳和含氮化合物合成細胞物質，并通過氧化無機物獲得能量，用此本領將熱液噴口處噴出的硫化氫等化為己用，并生成有機物供其他生物食用。

有的細菌不能進行化能合成，卻也能在此承擔生產者的身份，綠色硫細菌便是其中之一，綠色硫細菌是自養生物，能進行光合作用。在黑暗的深海，光從哪里來呢？原來，熱泉處的地熱活動會釋放出來微弱的光芒，綠色硫細菌在此微弱的光芒下也能夠進行光合作用，生成有機物。

趨之若鶩的消費者

有了生產者貢獻的養分，自然會吸引眾多消費者蜂擁而至。

有許多軟體動物“慕名而至”。巨型白蛤便是其中之一，它是海底熱泉的典型生物，是貝殼堅硬的軟體動物。在深海里，它們有廣闊的生長空間，長至1米的白蛤并不少見。從外表上看，巨型白蛤除了大些，與我們平時所見的蛤蜊并沒有多大區別，但若將它打開來看，巨型白蛤不像普通蛤蜊一樣有腎臟、心臟、嘴巴、胃等器官，并且它的內部簡直是細菌的聚集地，這里住滿了不同種類的共生細菌。

深海里的動物總能放肆生長，名字前頭總得帶個“巨型”才能彰顯它們的原產地——深海。巨型管狀蠕蟲，顧名思義，自然也是深海動物，它們也是生活于海底熱泉的軟體動物。巨型管狀蠕蟲可長至2.4米，生活在熱液噴口附近，它的前端是紅色的柔軟觸手，下端連著白色的管子，白色管道其實是堅硬的外殼，若是受到刺激，它們會迅速將觸手縮回管道內。巨型管狀蠕蟲是群居動物，一群群聚在一起，伸展著觸手，隨著海流擺動，像是一片盛開的紅色花海在隨風搖曳。巨型管狀蠕蟲不僅長得長，活得也長，它們大概是最長壽的低等動物，有些巨型管狀蠕蟲已經活了250年！與巨型白蛤相似，巨型管狀蠕蟲的體內同樣沒有器官，并且充滿了共生的細菌。

同樣是軟體動物，深海章魚在食物鏈上的位置就比巨型白蛤和巨型管狀蠕蟲要高許多，白蛤和管狀蠕蟲都是深海章魚的獵物。深海章魚呈白色，漂在黑魆魆的海水里，宛若一只幽靈，因此也被稱作“幽靈章魚”。海底熱泉的深海章魚與別的章魚不同，它們沒有墨囊，不能噴射墨汁，不過在這里，深海章魚的確不需要墨囊，因為它們是這里的食物鏈頂端的霸主，沒有天敵，不需要釋放墨汁狼狽逃亡。

除了軟體動物，甲殼類動物也是海底熱泉的主要居民。

雪人蟹便是海底熱泉的獨特品種，因身上多毛，還被稱為“多毛怪”。它目不能視，視網膜已經完全退化，顯然在漆黑的深海里，也沒什么可看的。雪人蟹通體覆蓋著黃色細菌群落，細菌群落幫助雪人蟹分解熱液噴發出的有毒物質。但科學家發現，雪人蟹大概有些“忘恩負義”，它們會以這些黃色菌落為食。除了黃色菌落，它們大概還會吃些別的東西，但由于雪人蟹是新發現的生物，對它的習性科學家尚未完全掌握。

在海底熱泉威風凜凜的還有鎧甲蝦，鎧甲蝦長得像龍蝦，卻是寄居蟹的親戚。它們腹部扁平，有長長的尾巴，尾巴朝下，由后往前伸至胸口處。鎧甲蝦也是群居動物，常常傾巢而出尋找食物，它們的食物是生物被膜。生物被膜是細菌等微生物將自身所生產的多糖包裹在身上，并附著在其他生物或非生物表面的微生物群落，生物被膜營養豐富，是鎧甲蝦的最愛。

清道夫登場

維持一個完整的生態系統，除了生產者和消費者，還少不了分解者。海蒲公英是海底熱泉的清道夫，也是最晚來到這兒的居民。海蒲公英遠看像一朵朵蒲公英，其實是許多水母組成集合體，并不是一個單獨的個體，是食腐動物。海底熱泉并不會永久存在，總有一個終止日期，海蒲公英便是這一日子的預兆。如果海底熱泉出現大量的海蒲公英，預示著這里有大量的生物死亡，海底熱泉瀕臨崩潰。

海底熱泉的崩潰是突然的，微小的地殼運動變化都會引起地殼內部巖漿改道，熱液停止噴發，從而致使海底熱泉徹底失去原先的生命力，這里漸漸恢復成與其他地區無異的冰冷深海。熱泉的崩潰給原先熱熱鬧鬧的“社區”畫上了冰冷的句號，有的生物離開了，有的生物已經死亡。

有人說，海底熱泉是地球生命的起源之地;有人說，木衛二和火星上很可能存在或存在過海底熱泉。但不管如何，科學家對海底熱泉的探索還在繼續，而那些生活于此處的居民仍在各司其職，維系著這一特殊的生態系統的運作。

（張迪摘自《大科技·科學之謎》2018年第11期）