兩年前，莎娜·戈弗雷迪衝進了加利福尼亞灣“西式飛行者”號研究船的控制室，這是一艘117英尺長的研究船。船上的電視監視器顯示出海底附近的一個外星世界，戈弗雷迪想仔細看看。螢幕上是成千上萬條微小的橙色管蟲和幾十種其他動物，其中一些是科學界的新物種。當水下機器人探測器探索海底噴出超高溫水的熱液噴口環境時，這個奇異的棲息地在燈光下閃閃發光。令西方學院的海洋生物學家戈弗雷迪以及船上其他10位科學家感到震驚的是，這個名為佩斯卡德羅盆地的地點的生物與鄰近地點的生物截然不同。在同一海灣約75公里外的阿爾科倫海隆內的熱泉口也棲息著大量的管蟲，只是它們的顏色是血紅色的。總的來說，這兩個地點僅共享了已識別出的61種動物物種中的7種。“世界上沒有其他地方能在如此近距離的地方看到如此巨大的物種差異，”同樣在船上的MBARI研究員夏農·約翰遜說。
最近的研究暗示，鄰近的熱液噴口可能棲息著不同的生物群，但正如戈弗雷迪、約翰遜及其同事在7月26日出版的《英國皇家學會學報B》（Proceedings of the Royal Society B）（pdf）中描述的那樣，加利福尼亞灣的景象提供了這種趨勢的首批戲劇性例證之一。戈弗雷迪的團隊認為，每個熱泉口當地的地質和化學特徵有效地選擇了一個稀有且特化的動物群落，該群落可能只能在該地點生存。
管蟲緊緊抓住佩斯卡德羅盆地的一個熱泉口。圖片來源：© 2015 MBARI
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道： 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
對這些熱水的尋找始於2012年，當時MBARI的科學家們在發現暗示存在熱泉口的化學異常現象後，派遣一枚導彈狀的水下無人機繪製佩斯卡德羅盆地的地圖。雖然無人機能夠找到它們，但它缺乏能夠拍攝任何動物群落的儀器。因此，在2015年4月，MBARI的科學家們派下一輛SUV大小的遙控潛水器，拍攝熱泉口的影像，並收集周圍海水、泥土、岩石和動物的樣本。正是在這次航行中，戈弗雷迪和約翰遜發現自己被傳來的影像深深吸引。“我們所有人都離開了座位，用手機拍攝螢幕，”約翰遜說。“我們看起來像一群遊客！”
雖然船上的每個人都立即清楚地看到，佩斯卡德羅盆地內的熱泉口發現的動物與鄰近阿爾科倫海隆發現的動物截然不同，但科學家們無法立即解釋原因。在阿爾科倫海隆看到的血紅色管蟲Riftia以長途遷徙而聞名。它們不僅在加利福尼亞灣被發現，而且在加拉帕戈斯群島和復活節島附近也被發現。雖然這本身最初就是一個謎，但科學家們現在知道這些動物釋放出微小的幼蟲，這些幼蟲被洋流帶到不同的熱泉口，在那裡定居並形成新的群落。儘管如此，它們的具體移動路線仍然未知。近年來，人們認為Riftia和其他熱泉口生物可能會以逐步的方式遷移，從一個熱泉口移動到緊鄰的熱泉口，依此類推。但戈弗雷迪團隊的新研究表明，幼蟲不會在任何舊的熱泉口定居。“它們有點像金髮姑娘，”約翰遜說。“它們必須找到合適的環境才能感到舒適和茁壯成長。”
事實上，如果遷徙的下一代遇到與它們家鄉熱泉口地質和化學特徵截然不同的熱泉口，它們可能會死亡。幼蟲可以長途跋涉，但如果它們遇到太熱或太冷等鄰近的熱泉口，它們可能不得不跳過這些熱泉口，並冒險走得更遠以尋找合適的家園。在熱泉口密集的海洋中，這不會成為問題，但在熱泉口稀疏的地區，情況會變得更加棘手——每個熱泉口都變得更加重要，杜克大學海洋實驗室的深海生物學家兼主任辛迪·範·多弗說，她沒有參與這項發現。
MBARI的遙控潛水器“Doc Ricketts”號在潛入深海之前，在研究船“西式飛行者”號的“月池”中下水。圖片來源：Mariah Salisbury © 2015 MBARI
並非每位專家都同意生物地球化學假說。不列顛哥倫比亞省海洋科學研究所的物理海洋學家理查德·湯姆森也未參與這項工作，他說深海洋流可能是極端生物變異的驅動因素。也許湧入佩斯卡德羅盆地的洋流非常強勁，以至於該棲息地只適合最頑強的管蟲。或者真正的罪魁禍首是時間。伍茲霍爾海洋研究所的深海生物學家蒂姆·尚克認為，一個地點可能沒有動物，原因很簡單，它們尚未到達。尚克將熱泉口比作森林。如果你砍伐森林，草和其他灌木會在新樹木出現之前很久就生長出來。但這並不意味著那些樹木不能在那片森林中生長。儘管如此，尚克認為，由於這兩個地點之間的多樣性如此巨大，因此地球化學很可能起著最大的作用。他沒有參與這項研究，但很高興看到該領域的進一步研究能夠更好地發展該假說。
無論熱泉口獨特種群的原因是什麼，新的研究表明，這些動物種群可能比想象的更脆弱，這引發了一個迫在眉睫的擔憂。幾家公司正在申請在加利福尼亞灣海底開採包括黃金和鉑金在內的貴金屬的許可證。採礦機械可能會在創造高礦石回報的過程中摧毀其中一些世界。但在範·多弗看來，這種價值無法與地球熱液噴口中繁榮的動物群落的豐富性相提並論。“當我看到這些美麗、豐富的種群的照片，並想象有人興高采烈地進去把它們刮乾淨時，我覺得這太可悲了，”她說。採礦公司可能不僅對單個熱泉口群落構成風險，而且對山脊上游和下游的群落也構成風險。由於這些動物依賴熱泉口作為建立新群落的跳板，消除一個熱泉口可能會阻止一個物種的行進。“如果你炸燬了關鍵棲息地，那麼這對該物種來說將是一個問題，”範·多弗說。目前還沒有科學家知道哪些棲息地對熱泉口生物至關重要，也不知道在沿山脊與其他熱泉口的連通性喪失之前可以摧毀多少個熱泉口。但範·多弗說，如果我們破壞了這條鏈條，我們就無法修復它。