“海马冷泉”孕育深海“绿洲”

肖伟 陶军 梁千勇

在遥远的南海，深海中的一片绿洲，"海马冷泉"生物群系，是偶然发现的。在黑暗的海洋深处，"海马冷泉"为各种各样的底栖生物提供了庇护所，滋养着广阔的生命绿洲。

"海马冷泉"珠江口盆地海底巨无虞冷泉

冷泉是继海底热液流体之后的另一个重大发现。在海底沉积界面下，甲烷、硫化氢或碳氢化合物等流体通过涌出或泄漏而从海底溢出，形成海底冷泉的活动。

在世界各地主要海域的不同海洋次级环境中发现了甲烷从海底渗入海水形成的羽流，根据多梁水体数据发现了数以万计的冷泉泄漏点，至少有100个活跃的甲烷渗漏区，主要位于大陆边缘。据估计，从海底冷泉泄漏到海洋的甲烷总量每年可达40万至1220万吨，是大气中甲烷的重要天然来源之一。此外，浅饱和度高的天然气水合物往往在冷泉附近发育，是研究天然气水合物分解后甲烷泄漏迁移机理的重要窗口。因此，开展冷泉调查研究具有重大的科学意义。

在中国，有七个主要的近海冷泉区，已初步确认，包括东海冲绳槽的一个冷泉区，其余六个冷泉分布在南海。2015年3月，中国地质调查局（CMA）广州海洋地质调查局（广州海洋地质调查局）利用中国自主研发的4500米级"海马"无人深潜式潜水器（ROV）在珠江口盆地底部发现了第一个大型主动冷泉。在随后的几年里，广州海洋局不断升级"海马"ROV技术设备，组织了一批大型"海马冷泉"巡检共享航行，联合国各大海洋大学和科研机构综合运用各种高精度探测设备，系统地开展冷泉探究研究。

基于多平台技术突破，《海马》为我们开启了"海马冷泉"新世界之门，多彩冷泉生物群系就在这个华丽的亮相上......

初级生产者是自给自足的生物

海水中的甲烷厌氧氧化菌和硫酸盐还原菌积极参与冷泉流体中甲烷氧化和硫酸盐还原的化学反应，为自给自足的生物提供碳源和能量。

当甲烷与溶解很少氧气的海水接触时，特殊的细菌就会生长。这些细菌消耗海水中的甲烷和硫酸盐，并释放硫化氢。虽然硫化氢对大多数动物有毒，但化学上自给自足的生物体可以使用该化学物质作为食物，并最终提供异质生物体所需的能量和碳。因此，这些自给自足的生物已成为冷泉生态系统的主要生产者。

"海马冷泉"地区是覆盖海底直径几厘米到数百米的细菌垫的家园，通常由大型硫氧化细菌（自给自足的生物体之一）组成。巨型细菌表现出的适应性缩小了氧气供应和电子供体之间的差距，因此它们经常出现在总耗氧量高，甲烷泄漏大的冷泉中。

主要消费者 底栖生物，如贻贝、蛤蜊、管虫等

合成细菌和古代细菌形成冷泉食物链的底部，喂养各种底栖生物，包括深海双壳类（蛤蜊，贻贝，帽盖等），蠕虫（管虫和冰虫）和其他主要消费者。

由于化学合成蛤（称为"伴随蛤蜊"）可以通过在沉积物中生根来收集硫化氢，因此它们通常生活在"海马冷泉"甲烷泄漏的地区。硫化氢向上溢出甲烷液体，蛤蜊依靠硫氧化物细菌从鳃中获取营养。有了稳定的硫化氢供应，这些蛤蜊可以存活一个世纪，长到15厘米以上。

在"海马冷泉"中发现的深海顶级蛤蜊可以延伸数百米，特别壮观。同样，深海蛤蜊的鳃含有大量培养的细菌。一般来说，贻贝只出现在活跃的冷泉口，是冷泉生态演替周期中最早发育的生物群落之一。

作为世界上寿命最长的大型底栖动物，在"希波考冷泉"中发现的管状蠕虫可以长达1.6米。通常，管状蠕虫只出现在冷泉流速较低的环境中，当冷泉的流速在冷泉发展后期下降时，管状蠕虫取代原来的贻贝作为主要种类。他们没有口腔或消化系统，依靠自身组织中产生的细菌的健康。这些细菌从冷泉流体中获得硫离子，从海水中获取氧气，合成管状蠕虫生存所需的有机物。由于管状蠕虫可以将其"根"延伸到一米以上的基岩中，因此管状蠕虫仍然可以成群地生活，即使硫化氢在地表完全耗尽但仍存在于地下。

亚消费者 鱼类、螃蟹、海星等生物

除了贻贝、蛤蜊、管状蠕虫等冷泉的标志性生物群系外，"海马冷泉"还汇集了鳗鱼、阿尔文虾、装甲虾、海星、海螺、海蛇尾等多种底栖生物，形成了冷泉生态系统的次消费者。

通过"海马"ROV水下摄像功能，研究人员在"海马冷泉"地区发现了一个生机勃勃的生态景象：蜘蛛般的白蟹，大型帝王蟹在海底冷泉中悠闲地，吞下它们什么都可以吃;软紫海参，缠绕，成群结队，有蚌群落;小瞎褐色虾、小扇贝、装甲虾、海鹌鹑、海蛇尾巴、鱼等，聚集在密密麻麻的管虫丛林中上下盘旋，形成一个小生态圈，好好不活泼！

3级消费章鱼，与脚虫和其他深海食肉物种的国王

不仅鱼、螃蟹、海星等二次消费者随处可见。巨型章鱼甚至在"海马冷泉"地区被发现。最令人惊讶的是，在近1，400米的深度，在"海马冷泉"的底部，海马ROV通过生物陷阱成功捕获了两种"世界上最大的昆虫"，即长达25厘米的国王脚虫（俗称深海虱子）。

深水虱子是典型的深海食肉物种，除了鱼、蟹、虾、鱿鱼和鲸鱼尸体外，还积极捕猎一些行动缓慢的海洋生物，如海参、海绵、线虫、放射性昆虫等海洋动物，成为冷泉生态系统中的第三级消费者。这些大型生物最终将被微生物分解，回归自然，形成一个完整的冷泉生态系统。

（作者：广州海洋地质调查局，中国地质调查局）