“海馬冷泉”孕育深海“綠洲”

肖偉 陶軍 梁千勇

在遙遠的南海，深海中的一片綠洲，"海馬冷泉"生物群系，是偶然發現的。在黑暗的海洋深處，"海馬冷泉"為各種各樣的底栖生物提供了庇護所，滋養着廣闊的生命綠洲。

"海馬冷泉"珠江口盆地海底巨無虞冷泉

冷泉是繼海底熱液流體之後的另一個重大發現。在海底沉積界面下，甲烷、硫化氫或碳氫化合物等流體通過湧出或洩漏而從海底溢出，形成海底冷泉的活動。

在世界各地主要海域的不同海洋次級環境中發現了甲烷從海底滲入海水形成的羽流，根據多梁水體資料發現了數以萬計的冷泉洩漏點，至少有100個活躍的甲烷滲漏區，主要位于大陸邊緣。據估計，從海底冷泉洩漏到海洋的甲烷總量每年可達40萬至1220萬噸，是大氣中甲烷的重要天然來源之一。此外，淺飽和度高的天然氣水合物往往在冷泉附近發育，是研究天然氣水合物分解後甲烷洩漏遷移機理的重要視窗。是以，開展冷泉調查研究具有重大的科學意義。

在中國，有七個主要的近海冷泉區，已初步确認，包括東海沖繩槽的一個冷泉區，其餘六個冷泉分布在南海。2015年3月，中國地質調查局（CMA）廣州海洋地質調查局（廣州海洋地質調查局）利用中國自主研發的4500米級"海馬"無人深潛式潛水器（ROV）在珠江口盆地底部發現了第一個大型主動冷泉。在随後的幾年裡，廣州海洋局不斷更新"海馬"ROV技術裝置，組織了一批大型"海馬冷泉"巡檢共享航行，聯合國各大海洋大學和科研機構綜合運用各種高精度探測裝置，系統地開展冷泉探究研究。

基于多平台技術突破，《海馬》為我們開啟了"海馬冷泉"新世界之門，多彩冷泉生物群系就在這個華麗的亮相上......

初級生産者是自給自足的生物

海水中的甲烷厭氧氧化菌和硫酸鹽還原菌積極參與冷泉流體中甲烷氧化和硫酸鹽還原的化學反應，為自給自足的生物提供碳源和能量。

當甲烷與溶解很少氧氣的海水接觸時，特殊的細菌就會生長。這些細菌消耗海水中的甲烷和硫酸鹽，并釋放硫化氫。雖然硫化氫對大多數動物有毒，但化學上自給自足的生物體可以使用該化學物質作為食物，并最終提供異質生物體所需的能量和碳。是以，這些自給自足的生物已成為冷泉生态系統的主要生産者。

"海馬冷泉"地區是覆寫海底直徑幾厘米到數百米的細菌墊的家園，通常由大型硫氧化細菌（自給自足的生物體之一）組成。巨型細菌表現出的适應性縮小了氧氣供應和電子供體之間的差距，是以它們經常出現在總耗氧量高，甲烷洩漏大的冷泉中。

主要消費者 底栖生物，如贻貝、蛤蜊、管蟲等

合成細菌和古代細菌形成冷泉食物鍊的底部，喂養各種底栖生物，包括深海雙殼類（蛤蜊，贻貝，帽蓋等），蠕蟲（管蟲和冰蟲）和其他主要消費者。

由于化學合成蛤（稱為"伴随蛤蜊"）可以通過在沉積物中生根來收集硫化氫，是以它們通常生活在"海馬冷泉"甲烷洩漏的地區。硫化氫向上溢出甲烷液體，蛤蜊依靠硫氧化物細菌從鰓中擷取營養。有了穩定的硫化氫供應，這些蛤蜊可以存活一個世紀，長到15厘米以上。

在"海馬冷泉"中發現的深海頂級蛤蜊可以延伸數百米，特别壯觀。同樣，深海蛤蜊的鰓含有大量培養的細菌。一般來說，贻貝隻出現在活躍的冷泉口，是冷泉生态演替周期中最早發育的生物群落之一。

作為世界上壽命最長的大型底栖動物，在"希波考冷泉"中發現的管狀蠕蟲可以長達1.6米。通常，管狀蠕蟲隻出現在冷泉流速較低的環境中，當冷泉的流速在冷泉發展後期下降時，管狀蠕蟲取代原來的贻貝作為主要種類。他們沒有口腔或消化系統，依靠自身組織中産生的細菌的健康。這些細菌從冷泉流體中獲得硫離子，從海水中擷取氧氣，合成管狀蠕蟲生存所需的有機物。由于管狀蠕蟲可以将其"根"延伸到一米以上的基岩中，是以管狀蠕蟲仍然可以成群地生活，即使硫化氫在地表完全耗盡但仍存在于地下。

亞消費者 魚類、螃蟹、海星等生物

除了贻貝、蛤蜊、管狀蠕蟲等冷泉的标志性生物群系外，"海馬冷泉"還彙集了鳗魚、阿爾文蝦、裝甲蝦、海星、海螺、海蛇尾等多種底栖生物，形成了冷泉生态系統的次消費者。

通過"海馬"ROV水下攝像功能，研究人員在"海馬冷泉"地區發現了一個生機勃勃的生态景象：蜘蛛般的白蟹，大型帝王蟹在海底冷泉中悠閑地，吞下它們什麼都可以吃;軟紫海參，纏繞，成群結隊，有蚌群落;小瞎褐色蝦、小扇貝、裝甲蝦、海鹌鹑、海蛇尾巴、魚等，聚集在密密麻麻的管蟲叢林中上下盤旋，形成一個小生态圈，好好不活潑！

3級消費章魚，與腳蟲和其他深海食肉物種的國王

不僅魚、螃蟹、海星等二次消費者随處可見。巨型章魚甚至在"海馬冷泉"地區被發現。最令人驚訝的是，在近1，400米的深度，在"海馬冷泉"的底部，海馬ROV通過生物陷阱成功捕獲了兩種"世界上最大的昆蟲"，即長達25厘米的國王腳蟲（俗稱深海虱子）。

深水虱子是典型的深海食肉物種，除了魚、蟹、蝦、鱿魚和鲸魚屍體外，還積極捕獵一些行動緩慢的海洋生物，如海參、海綿、線蟲、放射性昆蟲等海洋動物，成為冷泉生态系統中的第三級消費者。這些大型生物最終将被微生物分解，回歸自然，形成一個完整的冷泉生态系統。

（作者：廣州海洋地質調查局，中國地質調查局）