中国科学家首次揭秘超慢速扩张洋脊热液生物群落年际变化

寒冷、高压、低氧、没有光照、营养物质匮乏……在黑暗广袤的深海海底，在零星分布的高温热液喷涌的极端环境中，却出现了生机勃勃的“绿洲”。

自1977年“阿尔文”号深潜器发现深海热液喷口生态系统以来，热液生物逐渐进入人们视野，并成为国际海洋研究的热点和前沿领域。可是，在全球热液生物地理分布的版图上，却有很多“模糊的拼图”。印度洋就是其一，其认知程度明显较低。

近日，国家海洋局第二海洋研究所王春生研究员领导的课题组在国际学术期刊《深海研究》（Deep-Sea Research Part I）以封面文章的形式发表了一篇论文，系统地描述和总结了西南印度洋热液生物的物种组成和多样性特征，为拼接全球热液生物地理版图提供进一步证据。

作为该研究的第一作者，大洋49航次第四航段生物组组长周亚东向科技日报记者透露，目前已记录西南印度洋热液区物种39种；16种为该区的第一次报道，有一半尚未命名；10个种可能为该区特有，“这也是目前对超慢速扩张洋脊热液生物群落年际变化的首次报道”。

颠覆“万物生长靠太阳”

在周亚东看来，如果说通常意义上的陆地和水生生态系统是太阳能驱动，那么热液生态系统则是靠“地热能”驱动。地球深部的能量经过一系列复杂的物理、化学反应，最后经过微生物的“固定”而进入海洋底栖动物的食物链，并支撑形成这个小而精密，且快速演变的系统。

虽然生存压力巨大，但热液喷口周围聚集生长了丰富的生物类群。“热液生物呈现丰富的多样性和高生产力，目前人类发现的热液生物已达700余种，平均每个月就发现两个新种。”周亚东说，热液区中热液生物密度非常之高，远超出一般海洋生态系统，一升海水的盲虾数量最高可达上千只。

“但这种繁荣是短暂的，热液生物群落对喷口活动高度依赖。热液喷口寿命有限，有的只活动几十年，极端情况如东太平洋海隆一次火山爆发后，热液喷口生物群落从形成到成熟再到消亡有时只需十年左右。”周亚东说。

印度洋中脊热液生物认知程度较低

周亚东向记者展示了全球已发现的70余处发育有典型生物群落的热液区，主要分布于太平洋周边和北大西洋，印度洋其次，南大洋有少量发现，北极圈内虽有热液区但还没有发现典型的热液生物。

热液生物区域特征显著。“不同海区热液喷口生物群落的外观和物种组成有明显的差别，形成独特的地方特色，如东太平洋海隆特有的、最长可达3米的巨型管栖蠕虫。”周亚东说，科学家据此对全球热液生物群落进行地理分区。这有点类似行政区的划分，按照生物组成，全球热液生物群落最多可被分成东太平洋海隆（南段）、东太平洋海隆（北段）、印度洋、南大洋等11个独立的“生物省”。

印度洋中脊是现存连接太平洋洋脊系统和大西洋洋脊的唯一洋脊，因此学者普遍推测，它是连接大西洋和太平洋热液生物的现存唯一通道，验证这一假说成为印度洋热液生物调查和研究的主要驱动力之一。

首次揭秘三大热液区的“黑暗生物圈”

这篇论文主要基于中国大洋科学考察2014—2015年两个航次的积累，描述了西南印度洋“龙旂”“断桥”“天成”3个热液生物群落，其中“断桥”和“天成”为首次描述。

往往一个海区的生物相似性较高，但西南印度洋南北热液区之间物种组成差异较大，以优势种而言，“天成”以印度洋深海偏顶蛤和甲胄海葵为优势种；“龙旂”则以宙斯盾巨佩托螺、茗荷为优势种。

如果把印度洋当成一个生物省，那么，西南印度洋和中印度洋则相当于两个地级市。而西南印度洋北部的“天成”热液区与中印度洋更接近，应该属于“中印度洋市”；南部的“龙旂”和“断桥”热液区虽总体仍与中印度洋最接近，但兼具北大西洋脊、东斯科舍脊和中印度洋热液区的部分特征，明显受到来自这三个区的影响，其物种组成显得更加多元。“这说明生物的相似性与地理位置基本吻合。”周亚东说，“龙旂”和“断桥”可能是上述三个洋脊之间的过渡区。“这使我们对印度洋热液生物区系的划分有更细致深入的认识。”

与2011年相比，2015年“龙旂”的喷口活动状态以及生物群落结构总体稳定，但仍发现极个别烟囱体的喷发减弱并伴随生物群落的剧烈变化。如1号烟囱体上，在2015年，一些“高温种”消失，同时一些“低温种”却大量出现，如贻贝和茗荷。“这一变化很可能与热液活动强度的显著衰减有关。”