正文 第二章 人跡罕至的海底世界(2 / 3)

科學家們還會繼續對深海作科學研究,以便提出一些合理的開發海洋的方案,並提出更好的保護海洋的建議。另一方麵,生態學家卻希望讓人類繼續保持這種對海洋的"無知"狀態,不要去驚動維持地球長久可持續發展的海洋生態,他們希望看到海洋生物種類能夠重新出現增長的趨勢。

海底深處的生物

未到過深海的人,總希望能有機會去深海一遊,因為神話中總說海底有龍王居住的龍宮。若有幸乘坐深潛器潛入水下,就會一睹深海的奇情妙景了。

種類繁多的海洋生物

深海底麵的麵積無比遼闊,1000米以深的海底,占整個海底麵積的80%以上,相當於海平麵以上陸地麵積的近2倍。隨著海水深度的增加,那裏的光線越來越暗,水溫越來越低、生物了越來越少。

深海的溫度隨海域緯度及海水深度的不同而有所差別,例如,從接近兩極海域的-1。8℃到低緯度區1000米深處的7℃-8℃不等,再往深去還要低一些。鹽度穩定為35。溶解的氧氣量相對要高。水的壓力巨大,例如,在10000萬米深處,動物體表的每平方厘米麵積上,就要受到1000千克的壓力,這對深海動物的生理、生化不能不產生很大影響。那裏除了生物發出的幽幽熒光之外,到處是永恒的黑暗,沒有白天黑夜之分,也無春夏秋冬這不同,甚至千年百年都沒有什麼變化。

所以深海的生物稀少。海洋的生物量80%都是分布於1000米以淺的水層中,隨著深度的增加,底棲動物的數量漸少。例如,在富饒的淺海參,底棲生物量可達每平方米5500克,在大陸架,即水深200米以淺的大陸沿岸海域,生物量為每平方米200克,而在海洋深淵帶每平方米隻有0。001克。當然海底熱泉附近,發現有特殊的生物群落,那裏生物非常豐富,有待人們進一步去研究。

深海遊泳生物有節肢動物、蝦、烏賊、章魚和魚等。深海頭足類,沒有它的淺海兄弟那麼神氣,它們身上的肌肉少,比較脆弱,運動慢得多。蝦不多見,占主導位置的是魚,已發現150多種,隻占中層魚種數的10%,其中70%屬於角(魚安)(魚康)類。這類魚口大得驚人,身體扁扁的,頭大尾小,樣子非常難看。它們都不大愛活動,隻張開大口,靠擬鉺誘捕獵物。這擬餌由背鰭前部鰭條衍生而成,即為一根長長的柄上有一個圓形膨大部,狀如燈籠,內有發光器。發光器發出幽幽的光,“燈籠”在長柄上不停地擺動,狀如遊動的小動物。有些魚誤以為這是可口的美食,遊過去剛要去咬,早被一直在守株待兔的(魚安)(魚康)一口吞進肚裏。不管是魚還是別的什麼動物它統統能吃。這類魚還有一個特點,特別雄魚都長在雌魚身上,永遠不離不棄。當它們孵化出來不久就忙著找配偶,雌魚發出一種特殊香氣吸引雄魚,雄魚一日找到雌魚緊緊咬住不放,至於咬到什麼地方它滿不在乎。時間一久,雄魚的口就和雌魚皮膚吻合在一起,消化係統全部退化,全靠雌魚供養,所以身體越來越小。雌魚可以長到6-8千克重,雄魚隻有幾克重,到了生殖季節就用不著再到處尋找配偶了。

由於深海食物供應匱乏,所以深海動物在生殖上往往隻產為數不多且帶有大卵黃的卵,孵化出的幼體依靠卵黃的營養就能很快發育成小的成體狀幼體,無脊椎動物和多數魚類都是這樣繁殖的。

在這遼闊、寒冷、黑暗的深海環境中生活的浮遊動物、底棲動物和遊泳生物,都有一係列適應環境的手段和能力,尤以遊泳生物最明顯。例如,深海魚最突出的特點是嘴巴大,因深海的食物稀少,一旦碰到食物,口越大,一口吃進的食物就越多,生存的機會就越大。像巨喉魚的巨大口部成了魚的主體,其餘部分倒像是口的附屬部分了。有的魚能吞下和自己身體一樣大的食物,有些(魚安)(魚康)魚甚至能吃下相當於自身大3倍大的食物。有些動物比淺海的相近種要小,但也有一些動物反而比淺海種大,如深海多毛類蟲有2米多長,浮遊動物身體也趨於增大,如撓足類在2000米深處最大,可達17毫米,糠蝦在深海可達10厘米。

深海動物的代謝率很低,為相近的淺海動物的1/100,連細菌分解有機物的速度也很慢,魚和無脊椎動物的耗氧量比淺海相近動物低100倍。深海動物身體組織中含的水分多,含的蛋白質和類脂物質少,這也是代謝率低的原因之一。由於代謝率低,其壽命反而長,如一種雙殼貝類,50年才性成熟,100年長到最大,充其量不過幾毫米長。

深海動物的嗅覺還是很敏感的,例如深海鰻魚靠嗅覺來找到並鑒別雌雄,另一些深海動物靠嗅覺找到食物,一些食腐肉的魚、端足類和蝦靠氣味能很快找到食物。有人把誘餌沉到1800米深的海底,不到1個小時就誘捕了800個端足類動物,到9600深還能誘捕到端足類。一般是端足類先找到食物,然後魚和蝦很快就被吸引過來。

許多深海動物包括魚、蝦、頭足類等都能發光,在漫漫長夜的深海之中,發出點點星光,一閃一閃,仿佛是在遙遠的天際閃爍的小星星。發光的目的是恐嚇敵害,誘捕食物,吸引異性,找到同伴。在中上層的魚魚眼往往很大,且像望遠鏡一樣成筒狀,方向朝上,因光是從上方來,這樣可以充分接受上方來的微弱光。而在中下層,除了生物發的光以外無任何光線,即使視力再好也無用武之地,所以許多魚索性眼都退化,成了瞎子。但它們的側線發達,許多鰭條延長成絲狀,其作用像盲人探路用的竹竿一樣,可以察知周圍的微弱動靜。因深海的水很穩定,任何動物的一舉一動,都會引起水的振動,都會被發覺。

1000米以淺的動物體色鮮豔,有不少呈紅色或紫紅色;千米以深的動物,體色多為深褐色或黑色,這種顏色能最大限度在吸收生物發的光,又不易被捕食者發現。

總之,深海的惡劣生活環境,也造就出了特殊的深海生物。

深海魚怎樣保持水鹽平衡

生物體的器官、組織都是浴於體液(細胞外液)中的。體液含有多種無機鹽離子。不同的離子有不同的生理作用。體液的滲透壓主要決定於體液中各種鹽類的總濃度。體液的離子組成和滲透壓的穩定保證了內環境的穩定。

深海魚類

海洋無脊椎動物的體液大多和海水等滲,因此,一般說來,它們不存在水鹽平衡的問題。海生的變形蟲沒有伸縮泡,淡水變形蟲有伸縮泡,就是因為海生變形蟲是生活在等滲液中,其代謝廢物可從體表排出,不需要伸縮泡來調節細胞的含水量。如果海洋的無脊椎動物進入鹽分較低的水域,如河口地區或淡水河流、湖泊中,問題就複雜了。很多海洋無脊椎動物不可能生活在這樣的環境中,如果進入這種環境,體液中的鹽分逐漸減少,直至體液和體外液體達到平衡,但其細胞不能適應如此大變的液體環境,會很快死亡。一種蜘蛛蟹(Maia)就是如此。這樣的例子是不勝枚舉的。

有些海洋動物能生活在低滲溶液中,即鹽度為0。5‰~30‰的溶液中(海水為35‰)。如生活在近海沿岸的一種蟹(Carcinus),在海水中,體液和海水等滲,進入沿岸鹽分較低的半鹹水區域,體液仍能保持較高的滲透壓,這是由於其鰓有調節體液鹽分濃度的作用。在半鹹水環境中,它們的排泄器官(觸角腺,又稱綠腺)將滲入的過多的水排出體外。但由於排泄器官的機能還沒有發生適應於半鹹水環境的變化,因而排泄的尿總是和血液等滲。因此,排泄的結果,過剩的水被排除了,同時卻失去了體液中的鹽分。這就需要另外的機製來保持滲透壓的平衡。鰓將半鹹水中的鹽分逆濃度梯度地(主動轉運)吸收,轉移到血液中,使體液鹽分得到補償,滲透壓不致大降。與此同時,蟹細胞內的滲透壓也適應於半鹹水環境而有所下降;細胞中Na+和Cl-的濃度都在降低;一些氨基酸,如甘氨酸、脯氨酸、穀氨酸和丙氨酸等的濃度也都降低,而含氮廢物的排泄量卻有所增加,這說明在低滲溶液中,氨基酸的分解加快了。由此可見,蟹適應低鹽分水域的方法是“雙管齊下”,一方麵通過鹽分的回收而使體液滲透壓提高,另一方麵通過Na+、Cl-等離子的排出和氨基酸的分解而使細胞內的滲透壓適當降低,從而使體液和細胞的滲透壓達到平衡。

淡水動物大多起源於海洋動物,所以海洋動物對半鹹水和淡水環境的適應可以說是進入淡水的基礎。

有些海洋動物,如牡蠣、蛤等,當海水變為低滲時,如河口地區,隻是被動地關閉外殼,使外界的水不能流入。這雖也是一種適應,不涉及動物結構和生理機能上的變化,和潛水時閉氣很相似,是一時權宜的方法,在進化上沒有什麼意義。

海洋魚類和海洋無脊椎動物不同。海洋的硬骨魚來自生活於淡水中的祖先,它們還保留著祖先的一些特征。它們的體液和海水比起來是低滲的,但在海水中生活,隨時都在失水,因而隨時都在增加體液中鹽分的濃度。對於這些困難,它們是如何克服的呢?第一,全身都蓋有鱗片,可減少水從體表滲出;第二,不斷飲入海水,同時鰓上有一些特化的細胞,能主動排出高濃度的鹽分;第三,含氮廢物大多是以NH3的形式從鰓排出,而腎髒排尿量卻很少,這樣就防止因排泄廢物而失水過多。魚腎是沒有排濃尿能力的。

鯊和硬骨魚一樣,可能也是從淡水祖先發展來的,它們的水鹽平衡機製也很特殊。其血液中鹽類的含量和海洋硬骨魚相似,但血中尿素含量高。它們把沒有什麼毒性的尿素保存在血液中,這樣就使體液的滲透濃度稍稍高於海水,因而不存在失水的問題。鯊血中還有另一種含氮廢物,即三甲基胺(TMAO),有減少尿素毒性的作用。此外,它們的直腸還有排除過多鹽類的功能。

海產的或在沿海生活的爬行類和鳥類,如企鵝、信天翁等,以海洋動物或海藻為食。這些鳥類不是海洋動物,但靠海生活,食物來自海洋,每天吃鹽過多,排鹽是這些動物必須解決的問題。它們的解決辦法是靠鹽腺(saltsecretingglands)泌鹽。在2個眼窩附近各有一個管狀腺,通入眼窩或鼻孔,即是鹽腺。鹽腺分泌的液體含有大量Na+和Cl-,滲透壓遠遠超過體液。關於鹽腺的分泌機製還不清楚,但鹽腺調節水鹽平衡的效果卻是顯然的。

海豹和一些鯨類很少飲水,以海魚為食,從海魚取得所需的水。海魚體液是低滲的,可以做為鯨類的水源。魚是高蛋白的食物,因而海豹等的尿含有很高濃度的尿素。有些鯨(須鯨)不吃魚,而吃海洋中的小無脊椎動物,必然同時吞入很多海水,即吞入更多的鹽。鯨類的腎有排濃尿的能力,這是它們對高蛋白和多鹽食性的適應。

能在海底生存的植物

我們知道,大多數植物是通過光合作用來進行有機物的製造而提供自己養料的,它們看上去是綠色,是因為其中含有葉綠素。

200米以下的海中,陽光無法達到,這些植物無法進行光合作用,但也有其獨特的獲得養料的方式。我的知識有限,在此就略介紹幾種吧:

1.自己製造(自養型):科學家曾在超過10000米的海底發現生物。在這樣深的海底,有巨大的水壓,而且由於海底的火山噴發,使得溫度高達300多度同時伴著火山噴發很多的硫(化物)溢出。也就是利用這些物質,硫化細菌能獲得能量得以生存。當然這隻是細菌,那麼植物當然也類似了。

2.“吃”別人的(異養型):你說的那些植物可能就是這樣。它們吸收利用上層水層的生物的排泄無或死亡生物的屍體(受重力作用而下沉)獲得能量。這其實就是分解者功能。

海底的資源

海底石油

埋藏在海底的石油和天然氣,不論其生成環境是否屬於海洋環境,都將列入海底石油資源。

近四十多年來海上石油勘探工作查明,海底蘊藏著豐富的石油和天然氣資源。據1979年統計,世界近海海底已探明的石油可采儲量為220億噸,天然氣儲量為17萬億立方米,占當年世界石油和天然氣探明總可采儲量的24%和23%。

海底有石油,這在過去是不大好理解的。自從19世紀末海底發現石油以後,科學家研究了石油生成的理論。在中、新生代,海底板塊和大陸板塊相擠壓,形成許多沉積盆地,在這些盆地形成幾千米厚的沉積物。這些沉積物是海洋中的浮遊生物的遺體(它們在特定的有利環境中大量繁殖),以及河流從陸地帶來的有機質。這些沉積物被沉積的泥沙埋藏在海底,構造運動使盆地岩石變形,形成斷塊和背斜。伴隨著構造運動而發生岩漿活動,產生大量熱能,加速有機質轉化為石油,並在圈閉中聚集和保存,成為現今的陸架油田。

我國沿海和各島嶼附近海域的海底,蘊藏有豐富的石油和天然氣資源。外國有人估計中國近海石油儲量約100~250萬噸,無疑我國是世界海洋油氣資源豐富的國家之一。

渤海是我國第一個開發的海底油田。渤海大陸架是華北沉降堆積的中心,大部分發現的新生代沉積物厚達4000米,最厚達7000米。這是很厚的海陸交互層,周圍陸上的大量有機質和泥沙沉積其中,渤海的沉積又是在新生代第三紀適於海洋生物繁殖的高溫氣候下進行的,這對油氣的生成極為有利。由於斷陷伴隨褶皺,產生一係列的背斜帶和構造帶,形成各種類型的油氣藏。東海大陸架寬廣,沉積厚度大於200米。外國人認為:東海是世界石油遠景最好的地區之一;東海天然氣儲量潛力可能比石油還要大。

南海大陸架,是一個很大的沉積盆地,新生代地層約2000~3000米,有的達6000~7000米,具有良好的生油和儲油岩係。生油岩層厚達1000~4000米,已探明的石油儲量為6.4億噸,天然氣儲量9800億立方米,是世界海底石油的富集區。因此,某些國外石油專家認為,南海可能成為另一個波斯灣或北海油田。

海上石油資源開發利用,有著廣闊的前景。但是,由於在海上尋找和開采石油的條件與在陸地上不同,技術手段要比陸地上的複雜一些,建設投資比陸地上的高,風險要比陸地上的大,因此,當今世界海洋石油開發活動,絕大多數國家采取了國際合作的方式。

我國為了加快海上石油資源開發,明確規定我國擁有石油資源的所有權和管轄權;合作區的海域和資源、產品屬我國所有;合作區的海域和麵積大小以及選擇合作對象,都由我國決定等一係列維護我國主權和利益的條款。合理利用外資和技術,已成為加速海上石油資源開發的重要途徑。

眾所周知,隨著世界上工業和經濟的高速發展,礦產資源消耗量急劇增加,陸地礦產資源在全球範圍內日趨短缺、衰竭。人們唯有把占地球表麵積71%以上的海洋,作為未來的礦產來源。

海底礦產

海底除了我們前麵提到的石油、天然氣外,還蘊藏著豐富的金屬和非金屬礦。至今已發現海底蘊藏的多金屬結核礦、磷礦、貴金屬和稀有元素砂礦、硫化礦等礦產資源達6000億噸。若把太平洋底蘊藏的一百六十多億噸多金屬結核礦開采出來,其鎳可供全世界使用兩萬年;鈷使用34萬年;錳使用18萬年;銅使用1000年。更為有趣的是,人們發現海底錳結核礦石(含錳、鐵、銅、鈷、鎳、鈦、釩、鋯、鉬等多種金屬)還在不斷生長,它決不會因為人類的開采而在將來消失。據美國科學家梅魯估計:太平洋底的錳結核,以每年1000萬噸左右的速度不斷生長。假如我們每年僅從太平洋底新生長出來的錳結核中提取金屬的話,其中銅可供全世界用三年;鈷可用四年;鎳可以用一年。錳結核這一大洋深處的“寶石”,是世界上一種取之不盡、用之不竭的寶貴資源,是人類共同的財富。