在海洋中,200米的水是浅海和深海之间的边界。基于不同生物分布在不同水深的事实,科学家将深海划分为深海区(200至3000米),深海区(3000至6,000米)和超深海区(6,000至11,000米)。在海洋中水深超过6000米的地方,只有海沟,其中许多位于大陆板块下方的海板块潜水处,因此海沟相对靠近大陆。靠近大陆意味着更多的沉积物和有机物从大陆流向海沟。

在海洋中,深度每增加10米,水压增加一个大气压,在200米的深度,水压相当于20个大气压。一个生物怎么能承受这么高的压力呢?你可能会说:答案我已经知道了,这和人类没有被大气压压平是一样的,因为我们体内外的压力是大气压,达到了平衡;
<h1级"pgc-h-right-arrow">但有两件事会让你对深海动物感到敬畏。</h1>
首先,一些深海动物日夜在海中从深到浅,然后从浅到深的迁徙,迁徙的垂直距离往往是几百米,水压差几十个大气压,它们如何适应短时间内的压力变化?
其次,实验表明,600大气压力以上会造成生物细胞和一些生化反应酶分子变形,使生物体的新陈代谢和繁殖无法正常进行,但为什么6000米甚至10000米的水深仍然栖息在海洋动物身上呢?
<h1级"pgc-h-right-arrow">昼夜漂浮,上下自由</h1>
训练有素的潜水员携带一个氧气罐,可以潜入40米的深度。但是,如果潜水和漂浮的速度没有得到很好的控制,潜水员可能会陷入潜水病,严重甚至运动障碍,失去正常工作能力。与海洋中的潜水大师灯笼鱼相比,潜水员值得一提的事实就不值一提了。
灯笼鱼是深海动物的代表,它们含有200多种,分布在世界海洋数百米深的环境中,有个体物种生活在2000米深以上。许多种类的灯笼鱼都有昼夜垂直迁徙的习性,白天停留在深水中,晚上人们安静的时候,再漂浮到浅水区觅食。例如,闪光灯笼鱼,白天在两三百米的闲置中,晚上漂浮到水面上。尾角灯笼鱼(也是灯笼鱼之一)白天潜得更深,晚上漂浮到几十米的深度。
鱼可以通过调节鱼茧中的气体量(俗称鱼泡)来改变身体的浮力,使其可以在海水中垂直移动。灯笼鱼也有这种能力,但是有些灯笼鱼的鲱鱼已经降解,没有气体,而是满满的脂肪。脂肪的体积不会随着压力而改变。如果里面是气体,压力变化太大,鱼就会挤压和断裂。灯笼鱼在昼夜垂直洄游的过程中,水压变化可以达到几十个大气压,充胖鱼能适应压力的大变化。
海洋中的一些虾,如灯笼鱼,昼夜不停地垂直迁徙。樱桃虾是日本常见的餐桌虾,富含日本孝奥岛的Theoshi湾。樱桃虾白天躲藏在数百米深的深海中,晚上漂浮到海里觅食。还有更多种类的深海动物园昼夜不停地垂直迁徙,例如毛茸茸的动物中的箭虫和一些有角的动物。
这些深海动物在昼夜垂直迁徙,移动数百米的水深,水压也有几十个大气压差。他们潜水的能力比潜水员高出数十倍,不必担心患上潜水疾病。海洋动物是如何做到这一点的,还有待科学家进一步研究。
< h1级"pgc-h-right-arrow">深渊,"压力山"</h1>
在海洋中,6000米的深度是一个颠簸,这个深度周围的许多生物都无法抵抗压力而消失。
科学家对酵母、细菌和深海运动进行了加压实验,发现大多数低于600个大气压的生物体存活了下来,而在600多个大气压之后,生物体经历了异常的细胞代谢和繁殖,因为压力太高,导致生物细胞及其内部生化反应酶分子变形,使它们无法正常运作。当这种影响变得严重时,生物就会死亡。然而,令人费解的是,仍然有一些动物自由地生活在6000多米深至11000多米的战壕中。为什么生物可以在极端压力下生存仍然是一个谜。有趣的是,已经适应了战壕中"压力山"的动物们,似乎已经习惯了被"虐待",摆脱了高压,失去了"尊严",不知道该怎么办。例如,一只名叫Gandalfus的深海螃蟹可能就像在大气压下喝醉了一样,摇摇晃晃,无法正常行走。
在6000多米深的海沟中,不同生物体对高压的耐受性也有很大差异。随着水深的增加,一些生物一个接一个地消失了。例如,在鱼类中,一条名为黄泉阿德的小鳍和一条名为"Trench Bichuni"的小鱼可以承受最大约8000米的水深;
钩虾和海蟑螂可以生活在超深海带的最深处,深度超过10,000米。作为节肢动物,螃蟹和虾对压力的抵抗力远低于钩虾和海蟑螂,当水深超过6000米时,它们就看不见了。螃蟹和虾在大陆斜坡上被发现,但在较深的海底和海沟中,钩虾是甲壳类动物中最好的。
水的深度继续增加,物种减少。当水深超过8000米时,甚至海星和海绵也会消失。在大约9000米的深度,每平方米海底表面的平均生物量只有几克。在海沟的底部,该物种非常单调,只有海葵,蜱(俗称海肠),钩虾,双壳类贝壳,蚕,海参和其他动物。数量最多的是海参,在一些地方只能被底栖动物看到。
这种海参非常嫩,一旦离开大海,它的身体就会因自身重量而塌陷,变成液体。在挑战者深渊中,有钩虾和沙虫,研究人员将诱饵肉块放入海底,这些小动物将从那里出现。
< h1级"pgc-h-right-arrow">动物能承受多大的压力</h1>
由于有些动物在10,000米以上的深度中生活得很好,人们必须问:动物对高压的耐受性极限是什么?为了回答这个问题,我们不妨看看物理学家对其他动物的研究。
熊虫是一小群行动缓慢的动物,主要生活在淡水沉积物,潮湿的土壤和苔藓植物中,可以在喜马拉雅山和深海中找到。几年前,科学家发现熊可以在75,000个大气压下生存,使其成为地球上压力最大的动物。
熊体长不到1毫米,在周围环境湿润时移动,干燥无水时,身体比正常体减少一半,进入静止躺卧状态。几年前,日本冈山大学的物理学家小野文殊在大学附近收集了熊虫,将它们干燥成伏击状态,然后使用超高压装置对它们施加了75,000个大气压。令研究人员惊讶的是,在如此残酷的压力下,大多数熊虫在20分钟后都没有受到伤害。继续延长加压时间,直到24小时他们全部死亡。
75,000大气压的概念是什么?这意味着每平方毫米面积745公斤的压力。在地球上,地幔深处只有地下180公里有如此巨大的压力。这种难以置信的压力可以使大米淀粉瞬间变性,生米变成成熟的大米。对于生物来说,对超高压的恐惧是多方面的:它压碎细胞膜,阻止细胞功能代谢和传递信息;科学家们还不明白为什么熊能承受如此高的压力,他们推测这可能与熊主动脱水进入伏击状态的能力有关。在这种状态下,熊虫可以携带各种极端环境。
熊虫适应超高压的能力给了我们很好的灵感。在今天的人类认知水平上,我们无法发现和解释生物的所有奥秘,我们只能被自然的奥秘所谦卑。笔者认为,如果海洋最深达到20000、30000米,而不仅仅是11000米的现实,那么2万、3万米的水深也将成为动物的乐园和幸福家园。