书城科普读物高新科技的开发(海洋与科技探索之旅)
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第3章 海洋生物的生活环境

海洋浩瀚无垠,海洋生物可以在广阔的大海中尽情遨游。但是,海洋中却并非处处都有海洋生物,生物分布还要受许多环境因素的制约。

浮游生物是海洋中个体数量最多的生物。其中,浮游植物必须生活在有光照的水域中,因为它们必须依靠光合作用来制造营养,维持生命,因而浮游植物白天一般多生活在洋面区上层的光亮带,即100米以内的浅水层中,夜间可下沉至200米以内的稍深水层中。浮游动物大多以浮游植物为食,由于其摄食活动大多是在夜间进行,因而夜间它们大多活动在200米以内、有浮游植物分布的水层中,白天则下沉至200米以下的弱光区生活。

鱼类大多以浮游动物或者小型鱼虾等为食物,因而其分布水域大多在距海岸几百千米、水深200米以内的大陆架及其附近海区。大陆架水域分布的鱼类数量大约可占鱼类总数的2/3以上,只有一部分大洋性洄游鱼类,如金枪鱼、旗鱼、鲣鱼等,可分布至广阔的大洋水域。还有部分鱼类几乎长年都生活在海底,成为底栖性鱼类,如比目鱼。此外,还有少数鱼平时都生活在海洋中,但繁殖季节则需要溯游至江河内产卵繁殖,如鲑鳟鱼类。在更深的海底水域,虽然也曾发现过鱼类,例如,深海潜艇曾在数千米以下的深海海底发现过形状怪异的鱼,1978年在南极罗斯冰架下597米的冷水团中发现过鱼,但大洋深处究竟有多少鱼类,至今仍然是个未知数。

贝类中绝大多数都生活在海底,这也是由其生活习性所决定的。贝类需要滤食浮游性微藻类或者捕食其他贝类,其生存水域中必须有足够的食物,因而它们大多也只能分布在水深100~200米以内的海域。虾蟹类大致上也是如此。至于深海中有多少生物,至今仍不是十分清楚。因为直至目前为止,全球海洋中大约只有5%左右的水体被人类基本上探明,而占全球海洋80%以上的深海区,除了少数探险家偶尔光顾之外,基本上还属于未知的空白区,人类对深海的了解仅知之皮毛。

深海中一片漆黑,水温一般只有2℃左右,而压力却高达30~110MPa,是正常大气压(0.1MPa)的几百倍乃至上千倍,深海下层的海水中含氧量仅为表层海水的1/10左右。如此恶劣的环境条件普通海洋生物是根本无法存活的。据计算,海水深度每增加10米,产生的压力就相当于一个大气压(0.1MPa)。在水深超过30米的海底,未经特殊训练的潜水员就很难承受海水的巨大压力;在水深1000米的深处,海水的压力可达100个大气压(10MPa),如此大的压力足以使木材的体积被压缩至一半,变得像金属一样不能漂浮而只能下沉;在水深10000米以下的深海中,压力超过1000个大气压(100MPa),曾在该深度考察过的用特殊钢制造的直径218厘米、壁厚8.7厘米的深潜器,大小被压缩了2毫米,同时深潜器的外部涂层也在巨大的压力下全部剥落。

根据深海探险家描述,为适应深海中这种特殊环境,深海生物的体色多呈红色、黑色或者无色,有些种类还能发出磷光;深海鱼的眼很小或者全盲,嘴大,颚宽阔,胃容量很大,以便能获取并容纳更多的食物;由于深海中食物稀少,深海生物的体型一般都不太大,新陈代谢迟缓,生长也极其缓慢;可能因深海中生物密度较小、同类难求的缘故,许多深海生物的配偶常常是终身的,有的种类雄性个体还以寄生的方式终生依附于雌性个体身上,成为永不分离的终身伴侣。

深海生物由于长期生活在低温、高压、少氧的环境中,采集上来后会很快死亡并腐败解体,因而能保留下来的标本就极为罕见。1996年一艘科学考察潜艇在马里亚纳海沟查林杰海渊中第一次在11000多米深的海底收集到微生物样品,该样品在实验室经培养后,被鉴别出多种原始细菌类和真菌类,其中还包括一些抗寒菌类及其孢子。这些菌类能承受比海面高1000多倍的压力和2℃左右的低温,并且在这种苛刻的环境条件下仍能正常地生活与繁衍。