“壓”不死的深海動物,它們為什麼會在深海遊刃有餘的生活?

在海洋中,200米水深是淺海和深海的界線。根據不同水深範圍內分佈著不同生物這個事實,科學家又將深海劃分為漸深海帶(200~3000米)、深海帶(3000~6000米)和超深海帶(6000~11000米)。海洋中水深超過6000米的地方只有海溝,許多海溝都處在海洋板塊向大陸板塊之下俯衝的地方,因而海溝離大陸反而比較近。離大陸近,意味著有更多的沉積物、有機物從大陸流向海溝。

“壓”不死的深海動物,它們為什麼會在深海遊刃有餘的生活?

在海洋中,水深每增加10米,水壓就增加1個大氣壓,在200米深處,水壓已經相當於20個大氣壓了。如此高的壓力,生物怎能承受?也許你會說:答案我早就知道了,這和人類沒被大氣壓扁是同樣道理嘛,因為我們身體內外的壓力都是1個大氣壓,達到了平衡;深海動物也是一樣,它們體內的壓力和外部水壓是一樣的,所以感覺不到壓力。

不過按照這樣的思路,仍有兩件事會讓你對深海動物心懷敬畏。

第一,有些深海動物每個晝夜都在海水中作由深到淺、再由淺到深的遷徙,遷徙的垂直距離往往有好幾百米,水壓相差幾十個大氣壓,它們是如何短時間適應壓力變化的?

第二,實驗顯示,600大氣壓以上的壓力會導致生物細胞和一些生化反應酶分子變形,使生物的代謝和繁殖不能正常進行,可是為什麼6000米乃至1萬米水深之處仍然棲息著海洋動物?

“壓”不死的深海動物,它們為什麼會在深海遊刃有餘的生活?

晝潛夜浮,上下自如

一個訓練有素的潛水員攜帶氧氣瓶,能下潛到40米水深處。不過如果控制不好下潛和上浮的速度,潛水員就可能落下潛水病,嚴重的甚至會動作失調,失去正常工作能力。跟海洋中的潛水高手燈籠魚相比,潛水員的這點本事實在是不值一提。

燈籠魚是深海動物的代表,它們包含了200多個物種,分佈在世界各大洋的數百米水深環境中,也有個別種類生活在2000多米深處。燈籠魚中的很多種類都有晝夜垂直遷徙的習性,它們白天待在深水之處,到夜深人靜時便浮到淺處來覓食。例如閃光燈籠魚,白天在兩三百米深處閒待著,到了夜晚就浮到海面上來。而尾明角燈魚(也是燈籠魚中的一種)在白天會潛入更深處,到夜晚它們便浮到離海面幾十米的深度。

“壓”不死的深海動物,它們為什麼會在深海遊刃有餘的生活?

魚類可以通過調節魚鰾(俗稱魚泡)中氣體的量來改變身體的浮力,從而能在海水中垂直運動。燈籠魚也有這樣的能力,不過有些燈籠魚的魚鰾已經退化了,裡面沒有氣體,而是充滿了脂肪。脂肪的體積是不會隨壓力而變化的。如果內部是氣體的話,壓力變化的幅度過大,魚鰾會擠壓破裂。燈籠魚在進行晝夜垂直遷徙的過程中,水壓變化能達到幾十個大氣壓,充滿脂肪的魚鰾能適應壓力的大幅度變化。

海洋中的某些蝦類也和燈籠魚一樣,能進行晝夜垂直遷徙。櫻蝦是日本人餐桌上常見的一種小蝦,盛產於日本本州島的駿河灣中。櫻蝦白天躲在幾百米深的深海中,夜晚浮到海面覓食。而深海浮游動物中能進行晝夜垂直遷徙的種類就更多了,如毛顎動物中的箭蟲,以及某些橈角類動物等等。

“壓”不死的深海動物,它們為什麼會在深海遊刃有餘的生活?

這些深海動物在進行晝夜垂直遷徙時,動輒跨越幾百米水深,水壓也有幾十個大氣壓的差異。它們的潛水能力比潛水員強幾十倍,而且用不著擔心患上潛水病。海洋動物是如何做到這一點的,還有待科學家進一步研究。

萬丈深淵,“壓力山大”

在海洋中,6000米水深是一個坎兒,在這個深度附近許多生物都頂不住水壓而消失了。

科學家對酵母菌、細菌和深海動施行加壓實驗,發現在600大氣壓以下多數生物尚能存活;而超過600大氣壓後,生物紛紛遭遇細胞代謝異常和繁殖異常,原因是壓力過高導致生物細胞及其內部的生化反應酶分子發生變形,使其不能正常發揮功能。當這種影響變得很嚴重時,生物就會死亡。然而令人費解的是,在水深超過6000米直至11000多米的海溝中,仍然有一些動物自由自在地生活著。生物為何能在超極限的高壓下生存,至今仍是一個謎。有趣的是,那些在海溝中適應了“壓力山大”的動物們,似乎已經習慣了被“虐待”的境遇,它們從高壓下解脫出來,反而會喪失“尊嚴”,不知該如何是好。例如一種名叫Gandalfus的深海蟹在1個大氣壓下會像醉酒鬼一樣,搖搖晃晃,無法正常行走。

“壓”不死的深海動物,它們為什麼會在深海遊刃有餘的生活?

在超過6000米深的海溝中,不同的生物對於高壓的耐受性相差也很大。隨著水深的增加,一些生物逐次消失。例如在魚類中,一種名叫黃泉阿代的條鰭綱的小魚以及一種名叫“海溝比丘尼”的小魚,能夠耐受的最大水深為8000米左右;

“壓”不死的深海動物,它們為什麼會在深海遊刃有餘的生活?

而鉤蝦和海蟑螂則能生活在超深海帶的最深處,深度達1萬米以上。同為節肢動物,蟹、蝦類對於壓力的耐受性就比鉤蝦和海蟑螂差許多,當水深超過6000米時就看不到它們了。蟹、蝦類在大陸坡很多,但是在更深的大洋底和海溝,鉤蝦則成為甲殼類動物中的佼佼者。

“壓”不死的深海動物,它們為什麼會在深海遊刃有餘的生活?

水深繼續增加,生物種類也逐漸減少。當水深超過8000米時,連海星、海綿也消失了。水深達9000米左右時,每平方米海底表面的平均生物量只有百分之幾克。在海溝底,生物種類極其單調,只有海葵、螠蟲(俗稱海腸子)、鉤蝦、雙殼貝、沙蠶、海參等動物。最多的是海參,在有些地方底棲動物僅能看到一種海參。

“壓”不死的深海動物,它們為什麼會在深海遊刃有餘的生活?

這種海參實在是太水嫩了,一旦離開海水,它的身體就會因自重而垮塌,變成一攤液體。在挑戰者深淵中還有鉤蝦和沙蠶,考察人員將誘餌的肉塊投入海底,這些小動物不知就從哪兒冒將出來搶食。

“壓”不死的深海動物,它們為什麼會在深海遊刃有餘的生活?

這種海參實在是太水嫩了,一旦離開海水,它的身體就會因自重而垮塌,變成一攤液體。在挑戰者深淵中還有鉤蝦和沙蠶,考察人員將誘餌的肉塊投入海底,這些小動物不知就從哪兒冒將出來搶食。

“壓”不死的深海動物,它們為什麼會在深海遊刃有餘的生活?

動物到底能忍耐多大壓力

既然一些動物在超過1萬米的深海中都活得好好的,那麼肯定有人要問:動物對於高壓的耐受極限到底是多少?為了回答這個問題,我們不妨看一下物理學家對其他動物所做的一項研究。

熊蟲,是緩步動物門中的一類小型動物,主要生活在淡水的沉渣、潮溼土壤以及苔蘚植物的水膜中,在喜馬拉雅山脈和深海也能找到他們的蹤影。幾年前,科學家發現,熊蟲在7.5萬個大氣壓下仍能存活,堪稱地球上最耐高壓的動物。

“壓”不死的深海動物,它們為什麼會在深海遊刃有餘的生活?

熊蟲體長不足1毫米,當週圍環境溼潤時,它就活動;當乾燥無水時,它的身體可以比正常情況下縮小一半,進入靜止的蟄伏狀態。幾年前,日本岡山大學的物理學家小野文久收集了大學附近的熊蟲,將其乾燥,使其進入蟄伏狀態,然後用超高壓裝置對其加以7.5萬大氣壓。令研究人員大跌眼鏡的是,在如此殘酷的高壓下待了20分鐘後,大部分熊蟲居然安然無恙。繼續延長加壓時間,24小時後它們才全都死光了。

7.5萬大氣壓是什麼概念?它意味著每平方毫米的面積要承受745公斤壓力。在地球上,只有地下180公里的地幔深處才有如此巨大的壓力。這種超乎想象的壓力能使大米澱粉瞬間變性,生米變成熟飯。對於活著的生物來說,超高壓帶來的恐懼更是多方位的:它會壓垮細胞膜,使細胞無法行使代謝和傳遞信息的功能;它能將水分子強行壓進行使各種功能的生化酶分子的結構中去,進而將其瓦解……科學家目前還不明白為什麼熊蟲能忍耐如此高的壓力,他們猜測這可能與熊蟲身體能主動脫水進入蟄伏狀態有關。在這種狀態下,熊蟲能扛過各種極端環境。

熊蟲對於超高壓的適應能力給了我們很好的啟示。以人類今天的認知水平,我們還無法測透和解釋生物的所有奧秘,在自然界的奧秘面前我們只能謙卑。筆者相信,假如海洋最深處達到2萬、3萬米,而不僅僅是現實中的1.1萬米,那麼2萬、3萬米水深之處將同樣成為動物們的墾荒之地和快樂家園。


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