深海有多冷
深海的温度相对比较稳定,通常在-1℃到4℃之间,并随着深度的增加而逐渐降低。在赤道附近的低纬度海域,1000米深处的水温略高于4℃,到了2000米以下则低于4℃,再往深处还要低一些。深海的盐度稳定为35‰,海水到-1.8℃时就结冰了,但深海是没有冰的,因为一旦低于这个温度而结冰,冰就会因为密度小而上浮。
抗冻的鱼儿
在如此冰冷的深海,鱼类和甲壳类等大型生物要想不被冻僵,就要有相应的适应性。其实它们对低温的适应方式和在冰冷的极地浅海生活的生物是一样的——具有抗冻蛋白以及不饱和脂肪酸含量较高的细胞膜,使身体在冰冷的海水中也不会被冻僵。例如,南极鱼的血液和体液中含有一种结构特殊的、具有抗冻作用的糖蛋白。这种抗冻蛋白的作用类似冬季往汽车里加入防冻液所起的作用。另外,生物抵御低温等环境威胁并产生反应的初始部位是细胞膜,细胞膜中较高的不饱和脂肪酸含量可提高生物的抗寒性——这主要是由于不饱和脂肪酸融点低,不容易冻结,可避免细胞膜结冰破坏膜结构。
当然,深海生物适应低温的膜和蛋白,一旦遇到稍高的温度就容易变形,甚至破碎。当我们将生物从深海取上来的时候,生物通常都有点变形,这与温度和压力的变化都有关系。因此,对它们进行固定保存时,必须使用预先冷冻的固定液(例如酒精和福尔马林)进行固定。
长寿的动物
深海动物对低温的另一种适应是代谢率低,仅为邻近浅海动物的百分之一。由于代谢率低,深海动物的寿命都很长。例如,在夏威夷海域海山发现的一株黑珊瑚,经测定有4265岁了;马里亚纳海山获得的一株柳珊瑚,据初步分析也有千年之久。
当摆设的眼睛
寒冷往往与黑暗伴随。1000米以下的海洋几乎没有光线透入,是一片黑暗的世界。在那里,大多数生物对光的感知能力很弱,视觉基本退化。深海鱼类的眼睛大多仅仅是个摆设。例如,盲鼬鳚的眼睛就已经退化了。
热液和冷泉
深海中还有热液和冷泉等极端环境。
深海热液(又称热泉)是一个高温(最高达400℃)、偏酸且有毒的环境,含有大量硫化物、甲烷、氢气、二氧化碳等。
深海冷泉其实不冷,其温度和周围海水温度相近,通常为1~3℃。冷泉的主要成分为甲烷、硫化氢、二氧化碳等,其中的硫化氢对生物具有毒害作用。
令人难以置信的是,在热液或冷泉如此恶劣的环境中,仍生存着多样繁茂的深海生物,这里成了深海生命的绿洲。这是地球上完全另类的生命系统,“万物生长靠太阳”这一规律在这里不再适用。在黑暗而酷热的热泉以及甲烷持续冒溢的冷泉环境中,维持生命的基础是微生物的无机化能合成——不进行光化学反应,而由化学暗反应获得能量。
摘自《十万个为什么探索版》2019.1