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        迥異的水下世界

        時(shí)間:2023-02-16 理論教育 版權(quán)反饋
        【摘要】:地球?qū)①Y源投入了兩個(gè)完全不同的生命世界,兩類大相徑庭的生態(tài)系統(tǒng)。廣袤的海底世界鮮少有人類造訪,更沒(méi)有人細(xì)致地觀察過(guò)。由此,大部分海洋世界都是脫離于人類世的諸多事件而存在的。除此之外,還有更常見(jiàn)的軟體動(dòng)物門、多毛類蠕蟲、輪蟲動(dòng)物和甲殼類動(dòng)物。生活在地球上最具活力生態(tài)系統(tǒng)之中的這些古怪居民是生物界中的重要組成部分。在小島的“居民”中,總能找到許多種類的細(xì)菌,可能還有古生菌。
        迥異的水下世界_半個(gè)地球人類家

        一種群居的葉水母。

        本圖修改自歐內(nèi)斯特·黑克爾(Ernst Haecked)1873—1876的作品。

        球?qū)①Y源投入了兩個(gè)完全不同的生命世界,兩類大相徑庭的生態(tài)系統(tǒng)。這兩個(gè)世界中基本的生物多樣性層級(jí)都是一樣的,即從生態(tài)系統(tǒng)到物種再到基因,兩者也都面臨著同樣的滅絕威脅。但除此之外其他所有的一切都有著天壤之別。

        為了將這一觀點(diǎn)解釋清楚,我希望能引領(lǐng)讀者踏上一段簡(jiǎn)短的旅程,請(qǐng)與我一同來(lái)到海洋的邊緣。海洋周遭的環(huán)境與大地和藍(lán)天相去甚遠(yuǎn),仿佛是在另一顆星球之上。如果不帶任何生命支持裝備潛入海中,人類就會(huì)在10分鐘之內(nèi)死去。廣袤的海底世界鮮少有人類造訪,更沒(méi)有人細(xì)致地觀察過(guò)。

        由此,大部分海洋世界都是脫離于人類世的諸多事件而存在的。但是,在21世紀(jì)早期的幾年之間,事態(tài)正在迅速變化。人類已經(jīng)將觸手伸到了海洋的最遠(yuǎn)處、最底層,特別是那些能找到食物和其他資源并從中獲利的地方。我們的生態(tài)足跡正在不斷擴(kuò)張:海水不斷變暖、酸化,珊瑚礁不斷消失、幾近滅絕,有些地方甚至被人們永久性地摧毀了。公海常常遭到過(guò)度捕撈,海底拖網(wǎng)捕撈使海底世界只剩下貧瘠的泥沙,受污染的河流三角洲在海底上方彌散形成死亡區(qū)域。

        盡管如此,大部分海洋生物多樣性還是保留了下來(lái)。許多物種的種群規(guī)模縮小了,地理覆蓋范圍變窄了,但并沒(méi)有幾個(gè)物種被逼到最終滅絕的下場(chǎng)。海洋之中還是有地方可供物種相互依存,形成健康的生態(tài)系統(tǒng)。海洋中的大部分地方依然完好無(wú)損,處于早期開發(fā)階段。

        我們從海灘開始講起。不妨想象一下,退潮時(shí),你正站在拍岸浪區(qū)潮濕的細(xì)沙上,看著一波波的細(xì)浪在周圍涌動(dòng),一會(huì)兒淹沒(méi)你的雙腳,將腳下的沙子卷出,一會(huì)兒又在腳面上將沙子壘起。接著,讓我們開動(dòng)生物學(xué)思維。拍岸浪區(qū)乍看來(lái)似乎毫無(wú)生命跡象,只有水和被水洗凈的土壤。但事實(shí)恰恰相反,這里是許多無(wú)脊椎動(dòng)物的家園,而且只能在這里找到它們的蹤跡。從體型上來(lái)看,大個(gè)頭的有子彈形狀的螻蛄蝦(沙虱,身形和拇指大小相仿),其他大部分則是裸眼幾乎看不到的小生物。

        如此簡(jiǎn)單的棲息地之中生活著小型底棲生物群落。這個(gè)群落有許多奇怪之處,不僅僅在于其中所包含的物種,更在于這些物種所代表的許多更高層級(jí)的分類學(xué)類別。在陸地上,如果你走到森林的邊緣,仔細(xì)識(shí)別此處的動(dòng)物生物多樣性,很可能會(huì)發(fā)現(xiàn)以下7門動(dòng)物的代表:脊椎動(dòng)物門(鳥類、哺乳類、兩棲類)、節(jié)肢動(dòng)物門(昆蟲、蜘蛛、螨類、千足蟲、百足蟲、甲殼類)、軟體動(dòng)物門(蝸牛、蛞蝓)、環(huán)節(jié)動(dòng)物門(蚯蚓)、線蟲動(dòng)物門(圓線蟲)、緩步動(dòng)物門(水熊蟲),以及輪蟲動(dòng)物門(輪蟲)。

        而在拍岸浪區(qū)的沙粒之間,你能找到的門類是上述區(qū)域的兩倍,這可能會(huì)讓你不禁一遍又一遍地低呼“上帝”,其中包括內(nèi)肛動(dòng)物門、腹毛動(dòng)物門、顎胃動(dòng)物門、動(dòng)吻動(dòng)物門、線蟲動(dòng)物門、紐形動(dòng)物門、曳鰓動(dòng)物門、星蟲動(dòng)物門,以及緩步動(dòng)物門。除此之外,還有更常見(jiàn)的軟體動(dòng)物門、多毛類蠕蟲、輪蟲動(dòng)物和甲殼類動(dòng)物。小型底棲生物中較為常見(jiàn)的體型是蠕蟲狀的,因?yàn)檫@樣的體型有益于在排列緊密的沙粒中迅速移動(dòng)。它們總是滑行著進(jìn)食,滑行著躲避捕獵者的追擊,滑行著交配和繁殖。

        針對(duì)小型底棲動(dòng)物群落及其在世界各地海岸線生態(tài)系統(tǒng)中所處位置的研究尚處于早期階段,這些物種之間的諸多互動(dòng)方式在學(xué)術(shù)界依然是個(gè)空白。生活在地球上最具活力生態(tài)系統(tǒng)之中的這些古怪居民是生物界中的重要組成部分。雖然小型底棲動(dòng)物可能只生活在寬度為1公里的狹長(zhǎng)棲息地,但地球海岸線的總長(zhǎng)度是573000公里,基本上相當(dāng)于從地球到月球的距離。假設(shè)小型底棲動(dòng)物棲息地的長(zhǎng)度與此相同,平均寬度為1公里,那么其總面積與德國(guó)的領(lǐng)土面積一樣大。

        我們繼續(xù)下一個(gè)話題,來(lái)講講為人所熟知的海中珊瑚礁。因?yàn)樯汉鹘傅慕Y(jié)構(gòu)精妙復(fù)雜,生物多樣性異常豐沛,所以常被稱為海中雨林。在這里,我們會(huì)找到水漂生物的家園。這是一處完全不同的棲息地,就連許多海洋生物學(xué)家都不熟悉。在空氣與海水接觸形成表層張力的海面上,生活著一群專門居住于此的有機(jī)體。這些有機(jī)體的分布雖然稀稀落落,但在所有海域都能找到它們的身影。它們生活在由動(dòng)物組織形成的漂浮小島上,有魚類和海鳥的尸體,也有藻類碎片,以及小到裸眼幾乎看不見(jiàn)的黏液。

        每一個(gè)這樣的小島上都居住著一群活生生的有機(jī)體。在小島的“居民”中,總能找到許多種類的細(xì)菌,可能還有古生菌。古生菌與細(xì)菌十分相似,但兩者在DNA上有著天壤之別。這些居民就像剛剛抵達(dá)一處真正海洋島嶼的植物和動(dòng)物一樣,在用盡所有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之前,會(huì)在此蓬勃發(fā)展、生息繁衍。

        在遍及全球的海洋和內(nèi)陸海中,細(xì)菌和古生菌會(huì)乘著海水表面的碎屑前行,也會(huì)在水面之下漂浮游弋。那些自由移動(dòng)的細(xì)菌和古生菌是通過(guò)光合作用獲取物質(zhì)和能量的??傮w來(lái)看,結(jié)果是這樣的:無(wú)論海水看起來(lái)如何像水晶般清澈透明,其中都充滿了活躍的生命。

        我是昆蟲學(xué)家出身,對(duì)海洋昆蟲的興趣尤為濃厚。昆蟲中有數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的種類,由昆蟲構(gòu)成的喧囂激蕩的生物質(zhì)主宰著陸地上的動(dòng)物界。究竟有多少昆蟲生活在海洋環(huán)境之中是個(gè)非常有意思的問(wèn)題,而這個(gè)問(wèn)題的答案是幾乎為零。由此,就產(chǎn)生了一個(gè)令人百思不得其解的科學(xué)謎團(tuán)。我自己在進(jìn)行島嶼研究的過(guò)程中發(fā)現(xiàn),海中紅樹林支柱根在水面以下的部分之中生活著一些毛蟲。紅樹林是紅樹類中最靠近海洋的植物,也是全球覆蓋范圍最廣的紅樹。但紅樹林這一臨近陸地的棲息地,與珊瑚礁和深海區(qū)域還有著很遠(yuǎn)的距離。

        在珊瑚礁和深海地區(qū),除了海水表面以外,幾乎找不到昆蟲的身影,在海面上遇到奇怪的遠(yuǎn)航昆蟲的概率是極小的。沒(méi)有幾位生物學(xué)家在遠(yuǎn)海的海面真正遇到過(guò)活生生的昆蟲,我就沒(méi)遇到過(guò),林奈和達(dá)爾文則完全不知道這些昆蟲的存在。在這里,全部的已知昆蟲就只有水黽,這是一種半翅目昆蟲,在溪流、池塘和湖泊等淡水水域很常見(jiàn),它們的長(zhǎng)腿能立于水面以跳躍的方式前行。淡水水黽以蚊子幼蟲等其他昆蟲為食,這些獵物也生活在水面或接近水面的地方。所有的海洋水黽都屬于同一個(gè)海黽屬。該屬之中,目前只找到5個(gè)生活在海面上的物種。而關(guān)于它們捕食的獵物究竟是什么沒(méi)有人知道。

        生活在汪洋大海之上的海黽屬的存在是個(gè)例外現(xiàn)象,也進(jìn)一步深化了生物之謎。昆蟲在陸地、池塘和其他淡水棲息地之中不斷進(jìn)化已有4億年的歷史。在此期間,它們的種群不斷發(fā)展壯大,只要有植物的地方就能看到昆蟲。在進(jìn)化大潮一次又一次的洗禮中,數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的昆蟲物種得以進(jìn)化和激增,而只有海黽屬昆蟲保持了在海面上屹立不倒的生存地位。據(jù)我所知,其他數(shù)以千計(jì)的無(wú)脊椎動(dòng)物物種,諸如甲殼類動(dòng)物、海蜘蛛和多毛類蠕蟲,在它們所占據(jù)的那狹窄的棲息地中都找不到海黽屬昆蟲的身影。

        著名古生物學(xué)家、昆蟲生態(tài)學(xué)專家康拉德·拉班代拉(Conrad Labandeira)認(rèn)為,世上不存在海洋昆蟲,因?yàn)楹V袥](méi)有樹木,也沒(méi)有可供昆蟲生息繁衍的多葉植被。也許他說(shuō)的沒(méi)錯(cuò),但在海洋的淺水區(qū)域存在著豐沛的分層植被,比如太平洋沿岸的海草林。而就連這樣的棲息地都沒(méi)有被昆蟲占領(lǐng),生存于其中的都是其他類型的無(wú)脊椎動(dòng)物,它們紛紛扮演著捕獵者、寄生蟲和清潔工的角色。

        海洋之中的深海散射層存在著完全不同的動(dòng)物群落。那里是另一個(gè)迥然不同的生物王國(guó),蘊(yùn)藏著諸多奇跡等待發(fā)掘。如果你從事遠(yuǎn)洋捕魚的職業(yè),沒(méi)有將目標(biāo)限于馬林魚、金槍魚等大型魚類物種,那么就會(huì)在夜間遇到數(shù)不盡的其他魚類。夕陽(yáng)西下之后,在魷魚和甲殼類動(dòng)物的陪伴下,密密麻麻的大量魚群會(huì)從270~360米的深度上浮到海水表層。白天時(shí),這些動(dòng)物都潛藏在黑暗的深海中。但是,深水賦予它們的保護(hù)是不夠的,因?yàn)樵诟顚雍K谢顒?dòng)的捕獵者依然能夠憑借高處的光線看到這些動(dòng)物的輪廓。作為第二重防御措施,有些物種會(huì)利用“反照”機(jī)制,即通過(guò)它們腹部的生物發(fā)光特性——自身組織或身體內(nèi)部所攜帶的共生細(xì)菌來(lái)發(fā)光。反照光線與來(lái)自上方的陽(yáng)光或月光的亮度相差無(wú)幾,這樣一來(lái)就使得發(fā)光動(dòng)物更不易于被捕獵者發(fā)現(xiàn)。

        在深海散射層,捕獵者與獵物之間的每一次互動(dòng)、每一場(chǎng)角逐,都是進(jìn)化軍備競(jìng)賽,與生物學(xué)法則完全吻合。從這個(gè)角度來(lái)看,深海鯊魚以及捕獵性的斧頭魚和耳烏賊,就將游戲水平提升到了新的高度:這些捕獵者的腹部也可以發(fā)光,能在接近獵物的時(shí)候發(fā)揮隱身作用。

        深海散射層的發(fā)現(xiàn)本身已令人嘆為觀止,而不久之前,海洋生物學(xué)家在深海散射層又發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)奇跡,即以此地為家的怪獸。1976年,人們?cè)谙耐母浇纳詈^(qū)域發(fā)現(xiàn)了第一只大嘴鯊。到了2014年,有超過(guò)50只大嘴鯊被捕獲或觀察到。雖然大嘴鯊身長(zhǎng)至少5米,體重高達(dá)90千克以上,但這個(gè)大塊頭并不會(huì)對(duì)人類構(gòu)成威脅。它的嘴巴雖大,嘴里的牙齒卻小得出奇,而且不管怎樣都不會(huì)咬人。大嘴鯊捕食時(shí)會(huì)將嘴巴張大,像漏斗一樣將小型甲殼類動(dòng)物和其他浮游生物吞進(jìn)去。此方法和其他對(duì)人無(wú)害的蝠鲼、鯨鯊、象鯊和長(zhǎng)須鯨所用的捕食方法如出一轍。

        烏云濃重的無(wú)月之夜尚有巨大的深海怪獸潛藏在船只之下,巡游過(guò)浩渺的海洋而從來(lái)沒(méi)有被人們發(fā)現(xiàn),那么,生活在這些大塊頭附近的小型生物還蘊(yùn)藏著多少驚天秘密等待我們?nèi)グl(fā)掘呢?這個(gè)問(wèn)題一直在科學(xué)家的頭腦中揮之不去。為了找到最隱密、最不為人所知的生命形式,科學(xué)家們已經(jīng)開始更加徹底地去搜捕海洋微生物,其中一些已被證明是地球上目前已知的體型最小的有機(jī)體。

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