深海是生物稀少的世界。如果把每平方米海底的生物量用重量來表示的話，那麼在淺海平均有幾百克，而在深海隻有幾十克。不過，在深海也有生物量異常高的地方。

上世紀70年代，科學家在調查墨西哥附近2600米深的深海域時，發現了從海底湧出的高溫熱泉，以及群居在熱水周圍的大量生物。該海域就在著名的加拉帕戈斯群島附近。熱泉周圍的生物密度達到了每平方米幾十公斤，可與淺海的珊瑚礁海域相媲美。從那以後，更多的深海熱泉生物群相繼被發現，它們就像散落在夜空中的一顆顆星星，存在于世界各大洋中。

硫化氫，稀缺的能源

深海底沒有光，當然也沒有營光合作用的植物。因此，深海底的動物一般是靠吃從淺海掉落下來的生物殘骸勉強度日的。由于養分奇缺，深海底是生物極其稀少的不毛之地，然而在熱液口的周圍，人們卻無一例外地發現了豐富多彩的生物群落。原來，熱液中的硫化氫，為生物提供了取之不盡的能源。

如果你去過許多溫泉，可能你會發現有的溫泉有種臭味，很像雞蛋變臭或者臭屁的味道。這就是硫化氫的氣味。硫化氫在火山氣體中有，從地球深處湧出的溫泉中也有，它對許多生物來說都是有毒的，但是對于硫氧化細菌來說，卻是能量的來源。有一類細菌叫化學合成細菌，它們是利用化學反應所産生的能量來合成生命必需的有機物的。硫氧化細菌也是這類細菌大軍中的一員，它利用硫化氫和氧氣反應時産生的能量，将二氧化碳合成為有機物質。哪裡有豐富的硫化氫氣體，它們就可以在哪裡生存繁衍。當硫氧化細菌增加到一定的數量時，它們便可以和一些動物形成共生關系，一起栖居。

深海熱泉為何含有豐富的硫化氫呢？

溫泉的熱水是地表水滲透到地下深處之後，被上升的岩漿加熱，并融入了硫化氫氣體而形成的。同樣道理，在火山活動比較活躍的深海底，熱泉中的硫化氫是從海洋地殼深處湧出的。海底火山活動一般集中在大洋地殼往地球深處下沉的地方，以及大洋地殼裂開并形成新的地殼的地方。大洋的深海熱泉，就集中分布在這樣的地方。當然，富含硫化氫的泉水不光有熱泉，還有冷泉。例如在地殼闆塊相互碰撞的地方，地殼深處富含硫化氫和甲烷氣體的海水時常被擠壓到海水中，形成冷泉。在冷泉周圍，同樣聚集了以硫化氫為生的細菌和動物。

硫氧化細菌是怎樣将硫化氫轉化為生物能夠利用的能源的呢？要講清這個道理，還要從植物的光合作用說起。

生物體主要由碳、氫、氧元素構成，這些元素包含在取之不盡的水和二氧化碳中，但是氫和碳分别與氧強力地結合在一起，因此不能直接被生物利用。要切斷這種化學結合并利用這些元素，就需要能量。植物是利用陽光把這種結合切斷，然後讓元素重新結合形成必需的有機物的，這個過程便是光合作用。

硫氧化細菌同樣能生産有機物。與植物不同的是，它們不是用陽光，而是用硫化氫氧化時産生的能量來進行有機物合成的。硫化氫包含在湧泉、溫泉中，在腐爛的大型動物屍體周圍也很豐富。深海熱泉對于人類來說簡直就是地獄，人處在那種環境中不僅無法呼吸，而且要被硫化氫活活毒死。可是在硫氧化細菌和與其共生的動物們眼中，深海熱泉卻是充滿了能量和希望的光明之地。

深海熱泉的溫度非常高，可達380攝氏度，但是湧入海水中之後便迅速降至五六十度。在離開熱液三四厘米的地方溫度隻有十幾度，這樣的溫度相當于海濱淺灘，對于動物們來說無異于天堂。通常，深海熱液口附近密密麻麻地聚居着蝦、蟹、雙殼貝，還有獨特的管蠕蟲。與淺灘不同，動物們畢竟要承受着海水的巨壓，習慣了高壓環境的動物被打撈到海面上之後多數一命嗚呼。同濟大學海洋與地球科學學院的周懷陽教授說，螃蟹倒是個例外，可能是它們既沒有血管又有堅硬的外殼作保護的緣故。他曾經從1900米深的熱泉附近抓上一隻螃蟹，沒想到那隻螃蟹居然在實驗室的水槽裡活了好幾天！

熱液生物群落的動物是不能被人食用的。由于它們體内的化學合成細菌吸收了大量的硫化氫，所以散發着令人作嘔的臭雞蛋氣味，而且具有毒性。

科學家已經知道，在高溫的熱泉内部也充滿着微生物，它們是肉眼看不見的原核細菌，同樣以硫化氫為生。它們形态古老，代謝緩慢，在120攝氏度的熱水中也能悠然自得。

探尋深海熱泉

2012年6月30日，我國自主研制的海洋深潛器“蛟龍”号成功進行了試潛，最大下潛深度達7062米。蛟龍号的研制成功，為中國科學家進軍深海提供了技術保障。

讓我們做一次想象之旅，跟随“蛟龍”号去尋找、觀看深海熱泉——

剛剛墜入大海的“蛟龍”像個醉漢，在海浪的作用下翻滾不定，考察人員待在狹小的艙内不免有點五胃翻騰的感覺。好在下潛大約20米之後，便進入了寂靜的世界。透過圓形的觀察窗，能看見在波光粼粼的藍色海水中迅速掠過的魚群、水母。随着水深的增加，光線越來越暗。快到200米深時，四周已幾乎是完全漆黑的世界，然而黑暗中仍有一些東西發出星星點點的熒光，那是一些發光的浮遊生物。

“蛟龍”繼續向深處下潛，生物密度越來越稀薄，熒光也越來越稀少。大約40分鐘後，艙内儀表顯示水深已達到1500米，黑暗的海水中點點熒光又多了起來。

在水深2000米處，“蛟龍”安全着陸，到了熱泉湧出的地方。在探照燈光的指引下，潛水艇小心翼翼地移動着，以便不碰到礁石。這一帶煙囪狀突起林立，“煙囪”高矮不一，最高的超過20米，相當于六七層樓高，但一律向海水中噴吐着墨汁般的熱水。這一帶海底布滿了動物，數量最多的是管蠕蟲，它們成千上萬個個體聚集在一起，從管中伸出鮮紅的羽鰓，好像一朵朵盛開的紅花。在管蠕蟲群落的表面，随處可見橘黃色的蜘蛛蟹伸出細長的鉗子在捕食。動物群落的上方還有一些魚兒在緩緩地遊動。這裡，堪稱海底綠洲……

深海熱泉的發現，說來話長。1977年，剛剛投入使用不久的美國深潛器“阿爾文”号在加拉帕戈斯群島附近海域考察時，在深海底發現了熱泉噴口。這個熱泉噴口，是滲透到海底裂縫中的海水與地下深處的岩漿接觸，溶入了鐵、銅、鋅等金屬硫化物後噴上來的地方。在那裡，煙囪狀突起林立，熱泉像黑煙一樣從“煙囪”的頂部冒出來。“煙囪”本身是熱泉中的硫化物與海水接觸後沉澱、堆積而成的。

此後，科學家在世界各地的深海底陸續發現了許多類似的海底熱泉口，它們無一例外地沿着地球闆塊的界線——洋中脊和火山前緣而分布。

尋找未知的深海熱泉像是大海撈針，因為與茫茫大海相比，每個熱泉的範圍實在是太小了，它的直徑一般隻有一兩百米，大一點的也隻有三四百米。周懷陽說，尋找未知熱泉有一些物理的、化學的辦法，先要大範圍地找，然後逐漸縮小目标。當然，最後還是要肉眼看到才算數。在近年參加的調查任務中，周懷陽和同行們發現了兩個新的熱泉口。周懷陽告訴筆者，至今全世界已經發現400多個熱泉區，而且這個數字還在不斷增加。

早年在胡安·德富卡洋脊熱泉的科學考察中，周懷陽成功地将自己設計制作的煙囪“帽子”安放在熱泉噴口上面。“帽子”裡插了九根溫度計，用來自動記錄熱泉溫度的變化。對煙囪内部的熱泉進行持續的監測，以及從煙囪的橫斷面來分析礦物成分的變化，都能為研究人員提供熱泉産生和消亡的詳細信息。

在茫茫深海中，哪裡有熱泉，哪裡就有繁盛的生物群落。不過，不同的大洋裡卻有不同的熱泉生物種類。美國老太太辛蒂·範多弗是海洋生物學家，她跟随“阿爾文”号連續調查五年後，發現太平洋和大西洋熱泉生物群落明顯不同：太平洋以螃蟹和管蠕蟲為主，而大西洋以蝦為主。在大西洋的熱泉周圍，大群的蝦遊動着形成漩渦，恰如漫天飛舞的蝗蟲，其規模之壯觀，絲毫不遜色于太平洋的管蠕蟲。

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