海洋科普:深海恰飯不易,抱緊我的鐵飯碗
來源:物種日曆
發布時間:2021-03-30
瀏覽次數:995

海底熱液噴口,是海底的活地獄。海水被地熱燒滾,源源不斷從(cong) 地殼湧出,極高的水壓讓它的溫度可以達到400℃。水流攜帶著各種硫化物和重金屬,其中不乏有毒物質。

然而它又是眾(zhong) 多生物的天堂。海底極為(wei) 貧瘠,而海底熱液噴口噴出的大量硫化物,可以作為(wei) 細菌和古菌豐(feng) 富的食物,而動物依靠微生物為(wei) 生。在海底熱液口的周圍,水溫降到蛋白質可以忍受的環境裏,竟存在著一個(ge) 熙熙攘攘的生命世界。這些生物在地表人類看來都有些奇怪,而鱗角腹足蝸牛(Chrysomallon squamiferum)可能是最怪的一種。

渾身漆黑的金羊毛

鱗角腹足蝸牛這個(ge) 稱呼並不準確,它並非陸生的蝸牛,而且它的鱗也不在角上。根據中國海洋生物學家的觀點,稱之為(wei) 鱗足螺更合適。2000年,人們(men) 在印度洋底一個(ge) 叫Kairei的熱液噴口首次發現鱗足螺,2006年,又在熱液噴口Solitaire找到了鱗足螺。直到2015年,在第三個(ge) 熱液噴口“龍旂(qí)”找到鱗足螺,它才有了學名,屬名Chrysomallon是希臘神話裏的金羊毛,種名則是“長鱗甲的”。順便一提,命名人陳充是中國人,他也是研究鱗足螺的最重要人物之一。

鱗足螺腹足上覆蓋著鱗片一樣的薄片 | 陳充et al. / BMC Evolutionary Biology (2017)

鱗足螺體(ti) 長5~6厘米,最引人注目的特點,是它腹足上覆蓋著密密的薄片,仿佛魚鱗一樣。“鱗”的成分類似甲殼硬朊,表麵覆蓋著一層漆黑發亮的“鐵甲”——鐵和硫的化合物,主要是黃鐵礦(pyrite),也有少量的硫複鐵礦(greigite)。這少許的硫複鐵礦具有磁性,讓它的“鱗”可以用磁鐵吸起來。

鱗足螺的殼同樣漆黑,表層包裹著硫複鐵礦,底層是跟普通蝸牛殼一樣的鈣鹽,中間則是一層類似角質的有機質。實驗室裏的測試發現,這是一個(ge) 有效的防禦機製,也許可以抵禦捕食者。螺殼表層的特殊結構,在受力時會(hui) 裂開小裂縫分散壓力,避免“打破砂鍋問到底”,產(chan) 生危險的大裂縫。而中間的有機質具有韌性,像彈簧床一樣發揮緩衝(chong) 的作用。

從(cong) 左到右,分別是從(cong) Kairei、龍旂、Solitaire采到的鱗足螺,為(wei) 什麽(me) Solitaire是白色的?且聽下節分解 | 陳充 / Wikimedia Commons

鐵飯碗和超級心髒

鱗足螺的內(nei) 部器官和外部一樣怪異。它的消化器官很小,唯獨食道腺很大(占體(ti) 重9%),裏麵生活著大量的硫氧化細菌,利用硫化氫反應產(chan) 生化學能,使用二氧化碳製造有機物,這些細菌又是成年鱗足螺的唯一食物來源。在恰飯艱難的深海裏,鱗足螺可以說是抱住了鐵飯碗。

鱗足螺的循環係統非常發達,鰓很大、血管很多,最特別的是巨大強健的心髒,相當於(yu) 自身體(ti) 積的4%,是人類的三倍。深海本來就是低氧環境,高溫的水溶氧量還會(hui) 減少。鱗足螺需要強力的呼吸和供氧功能,也不足為(wei) 怪。不過這套超級循環係統最特別的作用,是為(wei) 共生細菌提供代謝所需的氧(也許還有硫化氫)。食道腺周圍的血管分外發達,說明它在身體(ti) 裏建起了供養(yang) 細菌的“交通要道”。

鱗足螺的鐵甲,也跟它的細菌小夥(huo) 伴密切相關(guan) 。它腹足上的“鱗”擁有細微的管狀結構,不斷向外排泄著硫,這可能是鱗足螺排出硫化細菌產(chan) 生的含硫“垃圾”,免於(yu) 中毒的一種方法。這些硫與(yu) 熱液噴口噴出的鐵離子結合,形成了“鐵甲”。在熱液噴口Solitaire找到的鱗足螺是白色的,環境裏沒有足夠多的鐵離子,也就沒有造出鐵硫化合物的外衣。2020年,在印度洋的另一個(ge) 熱液噴口“天成”,中國科學家竟發現了覆蓋有硫化鋅的鱗足螺!可見它們(men) 的“甲胄”成分,很大程度是由環境決(jue) 定的。

在沒有足夠鐵的環境下,鱗足螺會(hui) 變成白色 | Nakamura K. et al. / PLoS ONE (2012)

“鐵甲”也許隻是環境的副產(chan) 品,但也可能提高鱗足螺抗高溫的能力,讓它能更接近熱水“尋寶”,獲取細菌所需的硫化氫。

怪物的未來

鱗足螺真的是奧妙無窮,但不幸的是,我們(men) 剛剛開始了解這個(ge) 物種,它就因為(wei) 人類的活動,麵臨(lin) 滅絕的危機。熱液噴口不斷噴出地下的化學物質,具有采礦價(jia) 值。鱗足螺的棲息地極為(wei) 狹窄,Kairei、Solitaire和龍旂加起來,隻有0.0177平方公裏。現在這三個(ge) 噴口有兩(liang) 個(ge) 是允許探礦的,人類的活動很可能會(hui) 破壞脆弱的熱液口生態係統,讓這些古怪的生物徹底消失。國際自然保護聯盟因此把鱗足螺評為(wei) 瀕危級。

龍旂周圍的鱗足螺和其他動物 | J. T. Copley et al. / Scientific Reports (2016)

也許有人會(hui) 問,保護一種身在“地獄”,與(yu) 陽光主宰的人類世界幾乎無關(guan) 聯的小怪物,對我們(men) 又有什麽(me) 意義(yi) ?但至少它的存在,讓我們(men) 知道,演化和極端環境,竟然能創造出這樣的奇跡。




關(guan) 注【深圳科普】微信公眾(zhong) 號,在對話框:
回複【最新活動】,了解近期科普活動
回複【科普行】,了解最新深圳科普行活動
回複【研學營】,了解最新科普研學營
回複【科普課堂】,了解最新科普課堂
回複【科普書(shu) 籍】,了解最新科普書(shu) 籍
回複【團體(ti) 定製】,了解最新團體(ti) 定製活動
回複【科普基地】,了解深圳科普基地詳情
回複【觀鳥星空体育官网入口网站】,學習(xi) 觀鳥相關(guan) 科普星空体育官网入口网站
回複【博物學院】,了解更多博物學院活動詳情

聽說,打賞我的人最後都找到了真愛。
做科普,我們是認真的!
掃描關注深i科普公眾號
加入科普活動群
  • 參加最新科普活動
  • 認識科普小朋友
  • 成為科學小記者