蒋多多| 神奇的深海热泉：水深火热中的海底闹市 转-山水自然保护中心
蒋多多 本文转自公众号：无境深蓝BetterBlue壮观的海底城市。比例尺：1米。图片来源：Rogers et al., 2012
当你看着波涛汹涌的海面，是否设想过深海底部是什么样子？那里既没有阳光，也没有来自陆地的营养，只有无边的黑暗、寒冷和死寂，就像海底的沙漠……
的确，深海底部的大多数地方极度贫瘠，只是零星散布着一些居民，它们唯一的指望就是从几千米之上的海面缓缓降下的食物碎屑——这些碎屑主要由浮游生物的尸体或粪便组成，形如飘落的雪片，被称为“海雪”。大部分海雪在降落的过程中会被其他生物抢光，能够落到海底的少之又少——海底的居民们很久才能吃上一顿，然后在无尽的黑暗中等待下一次天降甘霖。下一顿饭还不知道是几年后的事呢。
但是，海底也不全是沙漠，也有热闹的地方，甚至有繁华的“大城市”。那里虽无灯火通明，却也烟囱林立，寸土寸金，有生产、有消费、有礼尚往来、有勾心斗角……
万物生长靠烟囱
在陆地和浅海，绝大部分能量都来自太阳。植物依靠光合作用合成含有能量的物质，动物和微生物则靠“燃烧”这些物质获得能量。在没有阳光的深海，能量也来自可以“燃烧”的还原性物质。
许多生物可以靠海面接济食物过活，有时只是零星几片海雪，幸运时能有一块沉木，如果有一具鲸鱼尸体，那就是一笔飞来横财了，足以吸引大批海底居民赴宴。
海底的鲸鱼尸体会吸引不同的生物陆续赴宴，
现在骨架周围游动的是腐食性鱼类盲鳗（Myxinidae）
图片来源：NOAA
如果说这些靠“天”吃饭的家伙还能算是“万物生长靠太阳”、归根结底能找到光合作用头上的话，那么在更为繁华的海底聚居地——深海热泉，居民的生活方式就有些挑战想象力了。它们的“燃料”是硫化氢之类的还原性物质，而与植物光合作用相对的，则是细菌氧化这些物质获取能量的化能合成作用。
深海热泉一般分布在板块边缘的火山带上，其实它们自己就有点像火山——渗到地壳中的海水被接近地表的熔岩加热，溶解、裹挟着许多矿物质，从热泉口喷出来。典型的如硫化物热泉，其中的矿物质会在喷口处结成黑糊糊的烟囱，高的能有十几层楼高，还不停地往外冒黑烟。而这烟囱壁上和烟囱周围，都密密麻麻挤满了螃蟹、贝壳之类的生物，仿佛大家争先恐后要住得离这黑烟囱近一些——当1977年，科学家们循着海水温度偏高的地点，第一次找到深海热泉时，呈现在他们眼前的就是这样一幅怪诞景象。如果不是亲眼所见，真难以相信在不见天日的海底，竟有这样一群生命不是靠沐浴阳光，而是靠冒黑烟的“大烟囱”活下来。
“浓烟滚滚的海底大烟囱”
图片来源：NOAA
哪个地段房价高
如同人类社会，海底城市的居民也有分工与合作。深海热泉口喷出的滚滚“浓烟”中富含还原性气体和还原性矿物，依赖这些进行化能合成作用微生物就是城市的生产者，其他生物都要从生产者的身上获取能量：有的螺类直接像牛羊吃草一样啃食这些细菌；有的螃蟹在自己身体表面养了一群细菌不时收割一回；而聪明如管状蠕虫者，干脆在自己体内养着细菌，与它们共生，连吃的步骤都省了；也有螃蟹之类的动物以捕食其他动物或捡拾碎屑为生。
雪人蟹（Kiwa sp.）毛茸茸的钳子上养着一群化能合成细菌
图片来源：A. Fifis,Ifremer/ChEss, Census of Marine Life
既然生产者都要靠烟囱，其他人全要靠生产者，难怪大家喜欢挨挨挤挤住在烟囱附近。可要想住到烟囱口，也不是那么容易的。
海底热泉口喷出的海水非常烫，有时甚至可达三四百摄氏度（如果在海面上，这水早就沸腾了，因为海底压力很大才得以保持液态）；而底层海水则是冰冷的，温度低至将近零度。
大概只有少数耐热本领超群的古细菌，有机会抢占烟囱口第一排；下一排位置也是颇具挑战性，有些蠕虫生活在烟囱外壁，脚下踩着八十度的滚烫“地板”，头上却顶着只有两度的海水，这冰火两重天的生活真不是人人都忍得下来。
巨型管虫（Riftia pachyptila）
会把“感染”到的化能合成细菌养在自己体内。
鲜艳的红色来自特殊的血红蛋白。
同一区域还长有一些海葵。
图片来源：NOAA
再接下来，在温度比较宜人的地方，就得看抢位置的本事了，这也是我们看到的最为拥挤的地段。蠕虫和贻贝往往见缝插针，找到空位就原地不动，只需收集原料，坐享体内细菌的化能合成产物。不过，热泉的世界变化很快，科学家曾发现东太平洋的一处热泉口原本满是蠕虫，过了几年再看，已经不知什么时候换成一批贝类——蠕虫早已被挤出城市。
密恐慎入：密密麻麻的雪人蟹集群占领了烟囱附近的绝佳地段。右上角可能是一种藤壶（Vulcanolepas）。比例尺：10 cm。图片来源：Rogers et al., 2012
“海底丝绸之路”与新城的崛起
深海热泉这些建在烟囱上的城市，其实范围不大，只局限在烟囱口附近一小块地；也并不能长久，热液喷口喷发结束，也就要曲终人散了；更惨的是，城市与城市之间还离得特别远，最近的城市在几百公里以外也有可能。可是，只要新的海底热泉口一产生，周围就会迅速建起一座新城。这些新兴城市的居民都是怎么搬来的呢？
有些细菌是一直都在的。在荒凉的海底沙漠中，化能合成细菌分布虽然不密集，却很广泛，它们就蛰伏在沉积物里，等待时机。这样，不论新的海底火山在哪里喷发，都有一小撮细菌在那里等着。等到新烟囱带来丰富的还原性物质，它们就可以大量增殖，充当新城的开路先锋，恭候更多生命到来。
全球海底热泉分布图。
图片来源：Wiki Commons，作者：DeDuijn
另一些生物没有办法在海底处处潜伏，它们的幼体随着深层海流搭顺风车旅行，直到遇上下一处适宜定居的地方。如果这些海底生物把热泉视为城市的话，那这些海流大概就是穿越沙漠连通城市的丝绸之路了吧。
但是这还不够。有时深海热泉之间相距实在太远，就算搭顺风车也难以跨越茫茫沙漠。这种时候，就只有回到我们前面说过的，靠天降甘霖形成沙漠中的绿洲，让这些海底流浪者们歇歇脚，沉入海底的鲸鱼尸体就是再合适不过的中转站，它们分解形成的硫化氢等物质与“黑烟”一样能成为热泉居民赖以生存的燃料。而这些临时小城中的生活，又能讲另一个故事了。
本文原载于《中学生天地》2016年第11期，有改动。