深海没有阳光,它们靠什么活着?

  提到深海,你首先想到的是什么?

  是伸手不见五指的黑暗,是能把钢铁压碎的高压,还是常年维持在0-4℃的刺骨寒冷?在我们的固有认知里,阳光是生命的源泉——植物靠光合作用制造养分,动物靠吃植物生存,整个生态链都离不开阳光的滋养。

  但深海,却是一个被阳光彻底遗忘的角落。

  海洋表层200米以内,是有阳光的“光合作用区”,这里藻类繁茂、鱼虾成群;200-1000米是“微光区”,阳光变得极其微弱,只能勉强照亮近处;而1000米以下,就是永恒的黑暗区,阳光在这里完全无法穿透,却依然藏着一个生机勃勃、充满神秘的生命世界。

  没有阳光,没有光合作用,这些深海生物到底靠什么活下去?它们又是如何在极端环境中繁衍至今的?

  今天,就和我一起揭开深海生命的生存密码,看看这些“黑暗居民”的生存智慧~

  一、不靠阳光,靠“坠落的食物”——海洋雪

  这是深海生物最主要的“口粮来源”,也是最贴近我们认知的生存方式。所谓“海洋雪”,并不是真的雪,而是从海洋上层坠落下来的各种有机碎屑,就像一场持续不断的“食物雨”,滋养着黑暗中的生命。

  这些有机碎屑的成分十分丰富:有浮游植物、浮游动物的尸体,有鱼类、虾类的排泄物,有藻类的碎片,还有上层海洋生物死亡后分解的残骸。它们从有阳光的表层海洋慢慢沉降,经过数天甚至数周的时间,才能到达深海底部。

  虽然每一片“海洋雪”的体积都很小,但架不住数量多、持续时间长,它们就像深海里的“自助餐”,支撑着整个深海生态链的基础。比如深海中的磷虾、桡足类等小型浮游动物,就以海洋雪为食;而更大一些的深海鱼类、章鱼,又以这些小型浮游动物为食,形成了一条“海洋雪→小型生物→大型生物”的食物链。

  值得一提的是,深海环境极其寒冷,微生物分解速度很慢,这让“海洋雪”能够保存更长时间,也让更多深海生物有机会获取食物。但即便如此,到达深海底部的“海洋雪”数量依然有限,所以很多深海生物都进化出了“节能”和“ opportunistic ”的习性——要么慢慢活动、减少能量消耗,要么耐心等待食物上门,绝不浪费一丝能量。

  二、自给自足,靠“化学能量”——化能合成作用

  如果说“海洋雪”是深海生物的“外援口粮”,那么化能合成作用,就是深海生物的“自给自足秘籍”,也是深海生命最神奇、最颠覆我们认知的生存方式——它们不需要阳光,不需要光合作用,仅凭化学反应就能制造养分。

  这一点,也是我们海洋与地球科学专业入门课上的重点内容哦~我们都知道,陆地上和海洋表层的植物,靠光合作用将阳光、二氧化碳和水转化为有机物,供给自身和其他生物;而深海中的一些特殊微生物,却能利用深海热泉、冷泉释放出的化学物质,比如硫化氢、甲烷、氨等,通过化能合成作用,将无机物转化为有机物,制造出自己的“食物”。

  最具代表性的,就是深海热泉周围的“生命绿洲”。深海热泉是海底的“火山口”,会不断喷出高温、高压的富含化学物质的泉水,水温最高可达400℃,周围环境极端恶劣,但这里却聚集着大量的生物——有白色的管状蠕虫、红色的虾类、透明的贝类,还有各种奇形怪状的鱼类。

  这些生物之所以能在热泉周围生存,全靠化能合成微生物的“供养”。这些微生物以热泉中的硫化氢为能量来源,将二氧化碳和水转化为有机物,而管状蠕虫、热泉虾等生物,要么直接以这些微生物为食,要么与它们形成共生关系,共同生存。比如管状蠕虫的体内,就共生着大量的化能合成微生物,微生物为蠕虫提供养分,蠕虫则为微生物提供生存环境,相辅相成。

  这种不需要阳光的化能合成生态系统,彻底打破了“阳光是生命唯一源泉”的认知,也让我们意识到,生命的适应能力远比我们想象的更强大——即使在没有阳光、高压、低温、有毒的极端环境中,生命依然能找到生存的希望。

  三、深海生物的“生存加分项”——那些神奇的进化本领

  除了找到“食物来源”,深海生物还进化出了各种神奇的本领,来适应深海的极端环境,这些本领,每一个都让人惊叹大自然的鬼斧神工。

  1. 自带“手电筒”——生物发光

  没有阳光,深海一片漆黑,很多深海生物就进化出了生物发光的能力,要么用来吸引猎物,要么用来迷惑天敌,要么用来寻找同伴。比如安康鱼,雌性安康鱼的头部有一个发光的“小灯笼”,里面共生着能发光的细菌,它会用这个“小灯笼”引诱小鱼靠近,然后一口吞下;还有一些深海虾,遇到危险时会喷出发光的液体,迷惑天敌,趁机逃跑。

  2. 抗压、抗寒“体质”

  深海的压力极其巨大,1000米深处的压力,相当于100个大气压,足以把我们日常使用的高压锅压碎。但深海生物的身体结构却十分特殊,它们的骨骼很薄、很有韧性,肌肉组织柔软,体内没有气体腔(比如鱼鳔),这样就能避免被高压压垮;同时,它们的体内会产生一种“抗冻蛋白”,能够降低体液的冰点,让它们在0℃左右的深海中,依然能正常生存,不会被冻僵。

  3. “节能型”生存模式

  由于深海食物匮乏,很多深海生物都进化出了“节能”的习性。它们的新陈代谢速度极其缓慢,生长周期很长,比如深海中的格陵兰睡鲨,寿命可达400年以上,生长速度却极其缓慢,每年只生长1厘米左右;还有一些深海生物,会长时间静止不动,等待食物上门,最大限度地减少能量消耗。

  四、深海生命,藏着地球的秘密

  海洋覆盖了地球71%的表面积,而深海,更是地球表面最未被充分探索的区域,这里的每一种生物、每一个生态系统,都藏着地球生命演化的密码,也藏着应对全球气候变化、寻找新型能源的希望。

  我们总说,“世界那么大,我想去看看”,而深海,就是那个最值得我们去探索、去守护的地方。它没有阳光,却依然生机勃勃;它环境极端,却依然孕育出了无数神奇的生命。

  或许,未来的某一天,我们也能亲自参与到深海探索中,揭开更多深海生命的秘密,守护好这片“黑暗中的生命绿洲”。

  最后,想问大家:你最感兴趣的深海生物是什么?欢迎在评论区留言,和我们一起讨论~


  本文作者:厦门大学姚君燕、邱雅慧。本文由海洋负排放(ONCE)国际大科学计划、厦门大学碳中和创新研究中心支持。

责编:微科普

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