海底熱液噴口下方發現奇特生態系統

地球上似乎沒有比熱液噴口更惡劣的生態系統了。在永恆的黑暗、寒冷和深海無情的壓力下，這些火山滲漏口噴出滾燙的熱水，其中富含顆粒和金屬，看起來像從煙囪滾滾冒出的黑煙。但即使是這些地獄般的棲息地也爬滿了生命，從巨型蛤蜊和貪婪的螃蟹到細長的章魚和幽靈般的鰻鱺魚。

而這些僅僅是潛伏在噴口上方的生物。研究人員最近使用深海遙控潛水器（ROV）翻轉了海底板塊，揭示了噴口下方隱藏的、充滿微小生命的生態系統。維也納大學的動物學家莫妮卡·布賴特領導了這次考察，她表示，居住在這裡的蠕蟲、蝸牛、微小的幼蟲和細菌的組合，為自1977年以來科學家們一直在研究的熱液噴口生態系統增加了一個新的複雜層面。

布賴特說：“我們早就知道噴口上方的生態系統，但這是基本上是下方一個全新的生態系統。” “尤其奇怪的是，我們在一個研究非常充分的地方發現了它。”

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上個月，布賴特和一個國際合作團隊登上非營利組織施密特海洋研究所的研究船Falkor (too)號，在巴拿馬啟航。科學家們深入中美洲太平洋沿岸的深海，研究的物種範圍從深海蛤蜊中的共生細菌到微小的橈足類甲殼動物的溫度極限。

該團隊將其遙控潛水器潛水重點放在一個區域，該區域的發散構造板塊形成了被稱為東太平洋隆起的深海火山鏈。隨著板塊漂移分離，岩漿從裂縫中湧出並冷卻，形成新的海底。

這些不穩定的條件為熱液噴口提供了燃料。冰冷的海水滲透到破碎的海底地殼的裂縫中，並與下方的灼熱岩漿相遇。當海水被加熱到超過400攝氏度時，化學反應會產生富含硫等化學物質的超強流體，並從海底的開口噴湧而出。

這些類似間歇泉的噴口是深海多樣性的熱點，由於細菌將化學物質轉化為提供能量的糖類，它們可以在黑暗中茁壯成長。其中一些細菌居住在巨型管狀蠕蟲（Riftia pachyptila）細長的身體內。這些蠕蟲暴露的鮮紅色羽毛狀鰓使它們看起來像六英尺長的口紅管，它們在噴口周圍密集生長，併為其他噴口居民提供棲息地。

當火山爆發或地震改變該區域的火山活動時，這些堅韌蠕蟲的據點就會被摧毀。但是，當新的熱液噴口在數十甚至數百公里之外湧現時，它們會在幾年內迅速被高聳茂密的巨型管狀蠕蟲群落所佔據。

布賴特說，這些蠕蟲如何到達並紮根於新的噴口仍然未知。科學家們在噴口周圍的水柱中幾乎沒有發現管狀蠕蟲幼蟲，而且不斷湧出的超強流體也會使幼蟲難以從上方附著。這促使研究人員假設，管狀蠕蟲幼蟲正在海底下方的裂縫中蠕動，以到達新的噴口。

為了驗證這一想法，科學家們將遙控潛水器送至蒂卡噴口（Tica Vent），這是一個研究充分的熱液噴口，位於海面以下2500米處。最初，該團隊將網狀箱子粘在海底的裂縫上，以收集在岩石地面本身和下方地表之間移動的動物。但是，當箱子被證明很笨重時，該團隊採用了一種更直接的方法：用遙控潛水器的機械臂翻轉沉重的海底塊狀物，以收集下面的東西。

這揭示了一個地下迷宮。在岩石中開鑿的洞穴和裂縫網路中，水溫適宜，為25攝氏度。這為原生生物、細菌、病毒，甚至一些較大的生物（如蝸牛和蠕蟲）的繁榮微生物群落提供了完美的條件。

雖然該團隊是第一個窺視這些熱液事件周圍海底下方的團隊，但對於未參與此次考察的伍茲霍爾海洋研究所的地球化學家朱莉·休伯來說，這一發現並非完全令人驚訝。她指出，沿大洋中脊的海洋地殼是多孔的，為流體、營養物質和微生物提供了充足的空間。“鑑於熱液噴口的大多數動物都需要這三樣東西才能茁壯成長，我認為動物們開闢另一個生態位來依附和生存是有道理的，”休伯說。她還認為，居住在海底下方可能有助於保護這些微小的生物免受四處遊蕩的深海螃蟹的侵害。

在噴口下方，研究人員還發現了許多微小的管子，這表明這些地下腔室充當管狀蠕蟲的苗圃。科學家們推測，管狀蠕蟲幼蟲會穿過這個地下迷宮（休伯稱之為“海底傳送帶”）從一個噴口移動到另一個噴口。管狀蠕蟲最初生活在那裡，然後在生長到每年85釐米後向上移動到噴口附近。

然而，關於熱液噴口下方的領域，仍然存在許多謎團。布賴特和她的同事計劃對海底上方和下方收集的動物和微生物進行基因測序，以檢查這兩個生態系統是如何聯絡起來的。“作為一名科學家，當你發現一些東西時，你就會有更多10個問題，”布賴特說。

布賴特和她的同事希望，更多地瞭解熱液噴口生態系統的內部運作將有助於保護它們免受開發。由於從岩漿加熱的水從噴口湧出時會浸出礦物質，這些區域對深海採礦公司具有潛在的吸引力。

這種經濟誘因可能會危及地球上最獨特的環境之一，布賴特說，科學家們仍在努力理解這個領域。“從我們的角度來看，這些噴口非常極端和奇異，”她說。“但是對於動物來說，在這些壓力下，在溫度和化學成分波動的情況下生活並不極端——這是正常的。”