鲸落,深海中的另类生态系统

2015-07-22 08:54刘洁丽
科学大众(中学) 2015年6期
关键词:蠕虫鲸鱼深海

刘洁丽

鲸鱼是生活在海洋里的哺乳动物,虽然它被称为“鱼”,但在很久以前,它们的祖先却生活在陆地上,科学家们根据巴基斯坦发现的一具古鲸化石还原出它4.7亿年前的样子:细长的尾巴,像陆生动物一样发达的四肢,经过漫长的进化,鲸的四吱退化,外观变成了鱼的形态遨游在大海中。

巨大无比的鲸是海洋的i宰,活着的时候凶狠而顽强地捍卫它的领地。那么,它们死后尸体去哪儿了呢?美国夏威夷大学的海洋生物学家克雷格·史密斯及其研究小组经过多年的研究终于找到了答案,在养分匮乏的海底,鲸尸成为海洋生物取之不尽的“营养宝藏”,形成别样的海洋生态系统。这些鲸鱼尸体被称为鲸落,它们是大洋荒漠中的孤岛也是绿洲。

海底生物的能量来源

对陆生动植物来说,万物生长都要依靠太阳,在深海中生存的生物却无法仰赖阳光来获取能量,因为哪怕是最清澈的海水,在200米以下也是漆黑一片,阳光无法穿透水层抵达深海。

幸好,除了阳光它们还有其他获取能量的途径,如依靠化能合成和海面带来的物质生存,从海面上飘落的碎屑可谓天降甘霖,成为深海生物的大餐。

1977年,美国海洋研究人员在加拉帕戈斯群岛的2500米海底发现热泉口,周围的水温高达200℃以上,在这样高温高压的环境中居然有生物存活,如硫细菌、氢细菌,它们利用氧化硫化物来获得能量,吸收海水中的二氧化碳,合成有机物。人们在太平洋海底已经找到十多个这样的热泉口,它们喷发出的深海热泉富含各种矿物质,因此热泉口周围就成了海底生物聚集的栖身之所,为它们提供生存的养分,如端足类、桡足类生物和甲壳纲生物,蟹,管状蠕虫,大海蛤,章鱼等。有趣之处在于一种环节动物——管状蠕虫,它们没有嘴和消化系统,但在体内却聚集着数以亿万计的化能合成细菌,正是在这些细菌的“供养”下,管状蠕虫才得以生存。

在没有阳光的深海,化能合成细菌和周围的生物及其无机环境构成的复杂生态系统,引起了科学家们的关注。但他们更没想到的是,除了热泉口,鲸落也能形成独一无二的生态系统。

1987年,夏威夷大学的布鲁斯·班尼特在潜艇上绘制加州海岸附近的圣卡塔丽娜岛盆地地图时,发现海底有一个奇特的物体,覆盖了1240米的范围。班尼特起初还以为那是沉船或恐龙化石,靠近一看才发现是18米长的鲸骨骼。1998年研究人员发现在北太平洋深海中,至少有43个种类的12490个生物体依靠鲸落生存,他们甚至发现鲸在死后长达一个世纪的时间里,可以持续不断为海洋生物提供营养物质。随着越来越多鲸落的发现和研究,科学家们逐渐揭开了海底另类生态系统之谜。

鲸落演变的阶段

鲸最大的自然杀手是饥饿和疾病,它们常在迁徙过程中遭遇这样的意外。鲸鱼死后便沉入海底,一般停留在数千米左右的深海。一头死去的鲸鱼具有非常丰富的营养,它可以供养无数的生物,在营养匮乏的海底,死鲸便绝对成了“宝藏”,生成了在某种情况下需要4000年积聚的营养物。

软组织被蚕食是沉入海底的鲸落演变的第一阶段。首先吸引而来的是如鲨鱼、八目鳗、王蟹等移动的食腐动物。鲸平均重量在40吨左右,其中90%都是软组织,食腐动物每天会吃掉鲸尸大约60千克的软组织。对它们而言这再平常不过了,它们本来就是机会主义食腐动物,会慢慢将任何一种沉入海底的死尸消灭掉。

但即使按照这种速度,吃掉一头鲸也需要很长时间,一般会持续4-12个月。史密斯1998年人工沉入加州圣克鲁斯盆地的一头重40吨的鲸尸在一年半后才变成一堆白骨,因此史密斯推断一头160吨重的蓝鲸可能需要11年才会被蚕食掉。

2014年6月,科学家们在安哥拉外海海底意外发现了一个“深海坟场”,四具大型鱼类的尸体躺在海床上成为众多食腐动物的大餐,其中一条鲸鲨的尸体上面就寄生了约50种食腐动物。周围还聚集了很多绵鲥科鱼类,它们静静等待较小的食腐动物前来,如端足类动物等,然后捕食它们。

当大号食腐者心满意足离去之后,另一个生物群落又来了,展开鲸落演变的第二个阶段。20余种多毛类和甲壳类小型生物入住鲸落,蚕食鲸尸上剩余的营养沉淀物,不过它们的真正目标是骨骼。鲸骨骼重达20吨,60%是油脂,试想一下这个画面:鲸骨骼上爬满了蠕虫、蜗牛、帽贝,其生物致密程度是深海中所能测量到的最高值。

科学家曾在鲸落中发现两种新的蠕虫品种——吃骨虫弗兰克普莱斯和吃骨虫罗宾普鲁姆斯,它们寄生于鲸的骨头上,样子类似于水纹形的荧光棒。它们不仅没有牙齿和嘴,连内脏都没有,其大部分身体由“根”组成,这些根能钻进鲸的骨骼。经研究发现,它们通过皮肤分泌出酸性酶,再由酸性酶分解骨头中的矿物质,这样就能钻入死亡鱼类和鲸类的骨头中。起初研究人员以为只发现了这种新物种的雌性,但很快意识到,雄性就在雌性体内,并在雌性体内迅速繁殖。在鲸落第二个阶段,这些吃骨虫附着在鲸鱼骨骼上产下成千上万的幼虫,幼虫在海洋中漂浮,直到遇到另外的鲸落,然后重新开始这一生命过程。

第二阶段大概可以持续三四年之久,但和第三阶段的耗时相比,简直不值一提。

形成另类生态系统

在蠕虫们风卷残云尸骨上的营养物后,鲸落的演变就进入最后一个阶段,深海的独特生态系统这时才真正展现。

这次的生物是由厌氧细菌为主导,它们爬入鲸骨深处,分解剩余的脂类,持续过滤掉维持蛤类、帽贝、甲壳类、贻贝和蠕虫等生物群落生存的硫化物。使用的氧化剂不是氧气而是溶解在海水中的硫酸盐,产生硫化氢,从而创造出有点类似于深海热泉口的富硫环境。对大部分动物来说,硫化氢是有毒的,但有一些化能合成细菌却可以用海水中的氧气来氧化这些硫化氢得到能量来源。

鲸骨体型巨大富含脂类,分解十分缓慢,一头大型鲸可以维持上百种无脊椎动物的生存长达几十年甚至上百年。史密斯说:“鲸骨骼庞大,蓝鲸骨骼有4米长,直径达到2米。它们以矿物基质的形式储存着大量的脂质,这些营养成分依靠细菌分解需要缓慢释放数十年。”

据史密斯和美国伍兹霍尔海洋研究所的生物学家艾米·巴克·泰勒估计,即使按照现今日渐减少的鲸数量,每年仍会有6.9万头巨鲸死去,绝大多数都沉入深海。按照他们的估计,在某个时期,海底可能隐藏着超过85万具鲸尸,平均每12千米就有一具,海底庞大的鲸落群为海洋生物多样性提供了“土壤”,它们在鲸落上安家,成为海底荒漠中的另类绿洲。

深海中的温柔绿洲

这些绿洲在深海好比是海洋生物的“城市”,两个鲸落之间距离十多千米,生物群消耗完一个鲸落会再迁徙到下一个鲸落那去。因此相比海底的热泉口和冷泉口所提供的能量,鲸落更具有灵活性和丰富性,一来泉口之间相距甚远;二来周围的生物代谢模式又太单一,离开这些聚集地就难以维生。为此研究者们设想,在鲸鱼来到海洋之前,那些巨大的海洋鱼类和水中爬行动物或许就承担了深海绿洲的责任,直到亿万年前鲸鱼的到来接管了这一重任。

那么问题来了,远古的大型鱼类和爬行类早已灭绝,而鲸也越来越少了,如果有一天鲸落消失了,那些有趣的生物是不是也会不复存在于冰冷的深海中宁

世界鲸目物种有80多个,但只有达到30吨级别的大型鲸才能真正形成繁盛的鲸落,筛选下来只剩下不到十种,其中一半都是濒危的。过去两百年里,工业化捕鲸将大型鲸推入了十分危急的境地,现在全球海洋里的鲸落数量,可能不足以前的六分之一。

虽然对鲸落的研究才几十年,研究人员通过各种高端科技已发现多种新的海洋物种,它们以鲸鱼尸体骨骼为生。通过DNA分析表明有几种称为“隐性刚毛虫”的生物,尽管外表看起来和同类差不多,在遗传基因方面却相差甚远。研究还显示,一些居住在全球不同地区的世界种生物,实际上可能是隐蔽种,这个发现具有重要意义,可以进一步研究动物是怎样在全世界繁衍以及为什么地球会有不同种类的生物。

人们无法想象,假如鲸类数量骤减海底鲸落消失,这对深海的生命意味着什么?也许海底的生命依然能够顽强地找到其他生存渠道,重建生存方式。但无论如何,如果鲸没有了,鲸落就会消失,深海将不复记得亿万年来海洋生物在鲸落这一死亡孤岛上曾焕发新生。

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