乘“蛟龍”下潛,打開深海“盲盒”
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收藏東印度洋,5110米的漆黑深海裡,“蛟龍”號遇見了大驚喜—本該趴在海底的海參,居然在海水裡游泳!這隻平足目羽參晃著小身子“劃水”的模樣,讓科學家直呼頭一回見到……
鐘海綿像深海裡藏了億年的奇異燈籠,海鞭珊瑚甩著軟枝在暗流裡輕輕晃,深海水虱慢悠悠從“蛟龍”號觀察窗前路過……
“蛟龍”號是世界上第一艘7000米級的多人載人深潛器,曾在馬裡亞納海溝某段7062米水深處坐底成功。跟著它下海科考,仿佛打開了一個個深海“盲盒”,每一眼都是此前沒人見過的獨家畫面——
1 太多新物種,還有黑色的“蛋”
2025年4月,我參加“蛟龍”號的東印度洋航次出海,再次乘“蛟龍”號下潛深海考察,最大下潛深度達5110米。在這樣的深度發現了懸浮海水中的游泳海參——平足目的羽參,還有鐘海綿、海鞭珊瑚、深海水虱等。
這讓我不免想起第一次跟隨“蛟龍”號下潛的刺激與驚喜——2013年航次是“蛟龍”號第一個實驗性應用航次,也是該深潛器的首航。我有幸參加了其首航次第一航段的考察,並作為“蛟龍”號第一個科學家團隊的成員,承擔了第一個深海海山下潛潛次的考察任務,成為第一位下潛至3500米以上級深海的科學家團隊成員,這段經歷終生難忘。
在第一航段40多天的考察中,“蛟龍”號執行了10個潛次的下潛任務,另有重力取樣、測深側掃、採水等常規考察項目。科學家團隊收集了大量考察數據和影像資料,採集了少量必需的地質和生物樣品,大部分數據、影像和樣品都是第一次獲得。在採獲的深海動物樣品中,一半以上的物種為科學上的新種,陸續發表在專業學術刊物上。本次考察的海底區域均為人類首次考察,航段結束后,考察過的冷泉區和海山區分別被命名為“蛟龍冷泉I號區”和“蛟龍海山區”。
根據航次計劃和考察隊安排,我是7月3日執行的“蛟龍”號第58次下潛任務,考察地點在蛟龍海山區,最大下潛深度為3700米,這也是本航段“蛟龍”號首次下潛到3500米水深以下。
隨著“甲板准備!”“開始下潛!”等一連串命令,“蛟龍”號被平穩釋放到海面后,於上午8:00准時開始下潛。根據潛次計劃,我們潛向一座沉寂了28萬年的小火山的噴口正中央。在最開始的10米水深以內,從舷窗向外看去,潛器周圍飄滿了鑽石般的晶瑩的小氣泡,簡直漂亮極了。0米、-5米、-10米、-20米……隨著“蛟龍”號儀表盤上水深數據的跳動,舷窗外的海水由美麗的青綠色變為寶藍色、深藍色、黑藍色,到100米深時,外面海水就基本上是漆黑一片了。逐漸地,眼睛適應了外面的黑暗,這時,發光的浮游動物就映入眼帘,熒光點點,有的綠色,有的藍色,有的紅色,一晃,就往上飄過去了(與下潛的潛器做相對運動)。從數量上看,1500米到2000米左右看到的最多。
下潛到離海底50米時,潛航員打開了潛器的燈光,頓時,窗外一片光明,有一些“海雪”向上飄去,我們逐漸看清了潛器下方的環境,開始是土褐色的海底,漸漸地,海底景象越來越清晰,圓形、橢圓形、不規則的黑色的蛋狀物密密麻麻地鋪滿了海底,大小不一,小的雞蛋、鵪鶉蛋大小,大的跟鵝蛋、鴕鳥蛋差不多大。“錳鐵結核!”——我幾乎脫口而出,從舷窗裡遠遠地向外望去,整個海底漫山遍野鋪滿了這種結核,在下潛之前,無論是文獻中還是本航次的測深側掃觀測,均未發現這裡居然有錳鐵結核——這可是本航段最重要的發現!
2 海參竟會游泳,“海雪”紛紛揚揚
潛器坐底后,儀表盤顯示水深3557米。我們看到,正在海底的錳鐵結核上爬行的深海海百合、扎根結核上的海傘珊瑚、正在活動的法克鬆棘蝦、辛那參、平泥參等深海大型底棲動物,特別是平泥參,是我第一次看到的會游泳的海參——以往隻從文獻中看到,深海裡有會游泳的海參,而我隻見過淺海的海參,是在石頭上爬、底泥裡鑽的,想象不出這類蠕虫狀動物是怎麼游泳的?這次親眼看到了!
隻見這種平泥參身體兩側的皮膚延展出類似舌鰨魚那樣的鰭狀構造,該構造的蠕動可讓整個參體離開海底向前游動一段距離,但很慢很笨很滑稽的樣子,不像舌鰨魚那樣靈活快捷。除了平泥參是紫色的——這也是深海大部分大型海參的體色,其他類別的動物大多呈現蒼白、純白或者紅色。
完成了小火山噴口底部的考察,我們按潛次計劃調整航向向噴口的東北方向駛去。根據下潛前的地形掃描可以看出,這個噴口在數萬年前噴發后大致呈圓井形,其后,隨著地殼變動和底層海流的沖刷侵蝕,現在的形態是一個類似簸箕的形狀,西南的井壁已經坍塌抹平,但東北處的井壁依然是立陡的峭壁。由於潛器緊貼海底航行,這裡的“海雪”密度很高,隨著潛器的前行,燈光所到之處,大片的“雪花”向后飛去,仿佛置身東北那漫天飛雪的世界。“海雪”是海洋學家對深海絮狀有機物碎片的形象稱呼。“海雪”的主要組成部分是來自上層浮游生物、游泳動物的尸體、糞便形成的細小顆粒。沉降時,細小顆粒吸附或者黏附在泥沙顆粒表面或者互相吸附,形成了大小不等的絮狀物,大者如鵝毛大雪的雪片。“海雪”的沉降速度非常緩慢,每年下降幾厘米到幾十米不等,因此,看上去在海水中是靜止的。可當潛器航行在密度較高的“海雪”區時,由於相對運動,“海雪”看上去就是飄飄洒洒漫天遍野的鵝毛大雪。深海的海綿、珊瑚等固著生活的動物,通過過濾海水獲得“海雪”有機物作為營養物,而海參等則通過大量吞食過濾降落到沉積物中的“海雪”有機物作為營養。因此,“海雪”密度高的深海區域,深海動物、微生物的數量就多一些,反之就少一些。從這一點看,除了熱液、冷泉等深海特殊的化能環境,絕大部分深海環境(包括海盆、海山、海溝等)中生活的生物仍然要靠海洋上層的生物提供營養,它們仍然是陽光生態系統的重要組成部分。
3 發現雪蓮海綿,漫山遍野鋪滿蛤和蝦
很快,“蛟龍”號行駛到了噴口底部的東北側,一堵陡立的峭壁映入眼帘,正是噴井的內壁,隻見上面怪石嶙峋,如同用大小不一奇形怪狀的火山石壘砌的石牆。隨后,潛器沿著峭壁向上升起,峭壁上居然生活著不少動物,有白色的長滿長長“疣足”的幽靈參,白色的鎧甲蝦、海星,蒼白色的海鞭冷水珊瑚,多叢軟珊瑚……有一株看上去臉盆大小的雪白的海綿,白得極為純粹,找不到合適的形容詞來描述它有多白,后來回到實驗室經過研究,發現這是一個海綿的新種,因為其形態很像高山雪蓮,就將其命名為雪蓮海綿。
潛器爬升過程中,潛器的震動還驚擾了一隻正懸在水中休息的大型淺紫色游泳海參,不同於前面講到的平泥參,這隻海參是在身體前部口周圍的皮膚延伸出一圈扇狀的鰭,它受到驚擾后迅速上下擺動鰭,身體也如同“蝶泳”般蠕動,加速很快,超過了潛器的速度,便從我們的視野中消失了。根據影像鑒定,這是一隻典型的深海游泳海參——大口翼參。
升到噴井外后潛器再次坐底,採集沉積物樣品。燈光吸引來了一些魚蝦等動物,包括一條1米多長典型的深海魚類鼠尾鱈,它圍繞潛器轉圈。之后,潛器沿山坡往山根行駛,邊航行邊考察,直到3700米水深處,完成本潛次考察計劃。
除了筆者下潛看到的深海動物,在南海航段還發現了大量其他深海動物種類,最令人震撼的是在冷泉區發現的“平額深海偏頂蛤—柯氏潛鎧蝦群落”,這是一個典型的深海冷泉噴發后期的化能生物群落。
海洋化能生物群落,是在海洋的化能環境中形成的生物群落。群落的能量來自環境中的化學能,也就是從海底裂縫中噴出、流出或者滲出的甲烷氣體或者硫化物,與海水中的物質發生氧化還原反應放出能量,這些能量被化能微生物捕捉利用,生產有機物,供應整個群落營養物。化能環境所佔的海底面積非常小,僅僅是深海生態系統非常小的很極端的一部分。與其對應的是陽光生態系統,是指以太陽光作為生態系統中生物群落的最初能量來源和生態系統運行驅動力的生態系統,通過植物和細菌的光合作用固定太陽光、制造有機物,供給整個生態系統中的其他生物作為食物。陸地生態系統、海洋中的水體生態系統和絕大部分海底的底棲生態系統均為陽光生態系統。
可這一次,隻見漫山遍野鋪滿了10~30厘米厚的由偏頂蛤和潛鎧蝦構成的動物群體,經過對樣品的鑒定,這個群落的旗艦種包括棕黃色的平額深海偏頂蛤、白色的柯氏潛鎧蝦和白色的長額阿爾文蝦,另有帽貝、鱗沙蠶等個體小一些的動物。從數量上看,這一類的生物群落是海洋底棲生物中生物量最高的群落,即使淺海也沒有這麼高的生物量。
4 每一次下潛,都是海洋科技的新進展
2018年,我參加了我國第二艘載人深潛器“深海勇士”號深潛,並在海馬冷泉區下潛。這裡明顯比蛟龍冷泉I號區年輕,正處於噴發初期。我們下潛時聽到了甲烷和硫化氣體噴發時的爆破聲,看到了爆炸留下的深坑,說明即使冷泉,在青壯年期其噴發也是劇烈的。比較發現,處於噴發初期的海馬冷泉和處於噴發晚期的蛟龍冷泉I號區,其生物群落的種類組成差別很大,蛟龍冷泉生物群落的旗艦種隻有3種,而海馬冷泉生物群落的優勢種包括偏頂蛤、伴溢蛤、管虫、冷泉管海參、石鱉、帽貝、石蟹、蛇尾、白螺等,種類多了很多,我們還報道了一個貝類的新種——海馬矩蟶螂。除了海馬冷泉,這個航次還考察了海台和泥火山等深海環境,發現了紅珊瑚、石珊瑚、海蛇尾、海葵、海膽、竹節珊瑚、鬆骨海綿、紫柳珊瑚、鎧甲蝦、枝首海綿、海蛄蝦、黑珊瑚、茗荷兒等動物。通過潛器,還誘捕到了一隻珍貴的大王具足虫,后續研究發現大王具足虫有佔身體體積約2/3的巨大的胃,轉錄組分子生物學研究發現,其具有十分獨特的充分利用食物的能力,表現出極強的深海極端環境適應性。
從1991年開始做海洋生物多樣性工作,我發現即使同一科同一屬,淺海動物與深海動物在形態、體色、基因表達等方面都有諸多差異。我很早就學會了輕潛潛水,可以背著氧氣瓶到幾十米以內的淺海去觀察淺海動物,從而理解了它們為什麼有那樣的形態、體色。但背著氧氣瓶潛水是到不了深海的,而我國自主研發、獨立建造的載人深潛器幫我實現了多年的夢想,多次下潛的經歷中,我親眼觀察到了深海動物及其生活的環境。
近年來,我國多艘科學考察船、多種海洋考察裝備連續下海,“蛟龍”號、“奮斗者”號載人深潛器成為世界載人深潛裝備的佼佼者!它們都是可重復使用的多功能深海考察裝備,是我國海洋科技工作者的驕傲。中國進入了深海探險考察的黃金時代,這是一個令中國海洋人揚眉吐氣的時代!(作者:李新正,系中國科學院海洋研究所研究員)
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