海洋环境是什么？

大体来说，大洋区是一个生命贫瘠的地带，但是其中也不乏一些具有独特性质的深海环境。这些独特的环境犹如大洋中的绿洲，虽然许多只有足球场大小，但是这些“海洋绿洲”中生活着的生命数量却百倍于它们周围的普通深海。通常，这些生命繁荣的海域间存在着一些共同点。例如，在这些绿洲海域的海底，常常存在着特殊的地质结构而使正常的深海水流发生了改变。扭曲的深海流常常使某片海底形成集中的沉淀区，或上升流区。深海流的作用深深地影响了该区域的种群结构。沉淀集中的区域是深海穴居生物的天堂，而上升流从海底带来的大量营养物质更为浅水居住者们提供了丰富的食物。通常，这些“海底绿洲”出现在深海热泉、海底山脉或深水珊瑚礁等特殊海底结构的附近。

海底热泉系统最显著的标志是一个类似烟囱一样的热水喷口——烟柱(a)，从烟柱中不断地喷涌出富含硫化氢的热水(b)。热泉喷口附近生存的生物多种多样，其中包括管蠕虫(c)、巨人蚌(d)、巨型蛤蜊(e)、深海蟹(f)以及视力已经退化的短尾蟹(g)

在一些存在地质活动的海床(如海底火山区、大洋扩张区)周围，会形成一些地热喷口。1977年，科学家在加拉帕戈斯群岛附近找到了第一个地热喷口。随后，数以百计的类似结构被一一探明位置。在中洋脊和其他一些地质活动频繁的地区，炽热的岩浆逐渐向海床表面涌动。在这些地区的海床上，海水会渗入地壳的裂缝中，直至最终被裂缝底部的岩石所阻挡。这些岩石与其下方的岩浆紧密接触，温度非常高。在海水下渗的过程中，裂缝中高浓度的硫化氢以及一些其他矿物质会大量进入水中。最终这些富含矿物质的海水会被裂缝底部的热岩石加热到约380℃。高温使水体积急剧膨胀并重新由裂缝中喷出，这一过程就形成了深海热泉。尽管水的正常沸点是100℃，但是深海热泉中喷出的水却因深海强大的水压而并没有沸腾。这是因为液体的沸点会随着压力的升高而升高，海底强大的水压使得水的沸点大大升高，以至在380℃的高温下仍能保持液态。

从喷口中涌出的过热海水与大洋中寒冷的水接触时会急剧冷却。因此，溶解在过热水中的矿物质会大量析出，而围绕着喷口形成形状如烟囱一般的沉积层，叫做烟柱。喷口周围的“烟囱”沉积速度非常快，通常，这些烟柱的高度每天可以增长约30厘米。最后，烟柱由于沉积得太高而在其自身重力的作用下倒塌，并从喷口周围开始新一轮的沉积。“烟囱”结构的一般高度在10~20米，不过其中有一个叫做“哥斯拉”的海底烟柱居然有15层楼约50米那么高；其喷口直径更是达到了惊人的12米。地热喷口的寿命很短，不过当一个喷口寿终正寝后，常常会有新的喷口生成。

海底黑烟囱示意图

在海底热泉的海水中，常常溶解有硫化氢。硫化氢是一种具有臭鸡蛋气味的剧毒化学物质，对于大多数生物体来说，它的毒性不亚于氰化物。除硫化氢外，热泉海水中还存在着诸如铁、锌、铜等重金属离子，如果含量大到一定程度，这些金属离子也具有毒性。尽管环境中存在着以上这些有毒的化学物质，热泉系统却依然生机勃勃。实际上，正是有毒的硫化氢为喷口周围的生命提供着生存所需的能量。海底的一些细菌从硫化氢的化学反应中获得能量，而这些细菌则是海底热泉系统食物链的开端。

与地热喷口类似的海底环境中容易形成碳氢化合物的沉积区。例如在大陆坡上会有少量石油、甲烷和硫化氢等沉淀渗入海底沉积物中。在水深较大的地区，由于温度很低，甲烷会开始冻结而形成水合甲烷固体，有些文献又把它称为可燃冰。在这些类热泉生态系统中，沉积于海底的碳氢化合物和硫化氢为化能细菌们提供了充足的食物。

除热泉系统外，海底山脉也是一种富饶的海底环境。海底山是海底火山的一种，它们多出现于地理活动频繁的板块边缘地带。另外，存在于板块内的岩浆包也能形成海底山。海底山在形态和结构上都近似于陆地上的火山。它们都存在着基岩外露、山谷、火山具有的沉淀积累层等特点。大部分海底山是仍能喷出岩浆的活火山，此外也有一些休眠火山。在阿拉斯加湾附近海域，就存在着一个海底山脉区，其中最高的一座休眠火山高达3，000米。

海底山脉

首个被发现的海底山是戴维森山，它位于美国加利福尼亚州蒙特里城的西南方向193.1千米的海底。该山形成于1，200万年前，现已沉寂的戴维森山由斑驳的火山岩构成，它的顶部覆盖着一层已经沉积多年的火山灰。戴维森山是美国海域最大的海底山水生系统，其周围的水域承载着大量的海洋生命，其中包括相当数量的抹香鲸和信天翁。

一般来说，珊瑚礁多形成于水深较小的热带海区，不过在某些深海中也存在着一些冷水珊瑚礁。与热带海区的珊瑚礁不同，深海珊瑚礁基本不需要光照条件。深海珊瑚动物和数种海绵在海底组成了密实的泥隆堆。这些隆堆能有效锁住海洋中的沉淀物，为周围海域提供了适合鱼类和无脊椎动物生活的环境。

1998年，科学家们在苏格兰海岸线西北的海床上发现了数百个泥隆堆。这片被命名为“达尔文之丘”的海底丘陵带为深海珊瑚虫和海绵提供了肥沃的附着基。该丘陵带的平均水深为1，000米，占地50平方千米。其中每个隆堆高约5米，宽约100米。隆堆的形状类似一个逗号，主体为圆形，并有一个向西南方向伸出的近百米长的水滴形“尾巴”。与本小节介绍的其他深海环境一样，海底泥隆堆也是一种独特的海底结构。

海底泥隆堆也是一种独特的海底结构

1999年，美国南佛罗里达大学的科学家们在佛罗里达西海岸的一座水底岛屿——普雷山脊处发现了一种珊瑚礁。直到2004年，科学家们才确定了这一发现的真实性。这一发现之所以令人震惊，主要是因为它是地球上唯一生活在深海却仍能进行光合作用的珊瑚礁。

大洋区是地球上最大的生物栖息地，但是人类对其的探索和理解至今仍非常有限。通过对海洋表层海水和浅水海域的研究，我们获得了大量关于海洋中物理和化学条件的知识，同时也了解了许多海洋生命的生活习性。但是，在对更辽阔和更遥远海域探索所遇到的种种困难，阻碍了人类前进的脚步，使得大洋区仍然是人类科学版图上的一块空白。

深海的海底从大陆坡的急剧下降处开始。在大陆坡的底端，常存在着由沉淀物累积而成的一个小上升坡，叫做大陆隆。大陆隆更远处的海床主要由深海平原组成，广阔的深海平原上常常出现深海丘陵或者海底山。海盆的中央被中洋脊分开，中洋脊是一条环绕全球的海底火山地震带，它肩负着生成新的地壳的任务。

与对待大洋中的其他环境一样，我们用盐度、温度、密度、光照、压力、洋流、波浪、潮汐等因素的特性来描述深水环境。盐度与温度协同作用，决定了海水的密度。两极寒冷而高盐的海水由于密度大而下沉进入深海，并且在海底向赤道方向运动。通过这种下沉过程，冷水把溶解于其中的氧气逐渐带向深海，使得海中各个深度都有生物的存在。同时，这种下沉过程也引发了全球海洋中的热盐循环过程。在大洋表层，海水在风力的推动下形成了风海流，表面洋流的运动使得表面的海水得到充分的混合。

中洋脊示意图

大洋区的大部分水域是阴暗而寒冷的。通常，阳光只能照亮表层约200米的水域，这样的光照区只占整个海洋总量的一小部分。在表层的光照区中，生活着依靠光合作用提供能量的植物和单细胞绿色生物，它们是海洋食物链的开端。生活在透光层以下的生物，需要上浮到透光层中觅食，或者等待食物从透光层中沉降下来。死亡的植物或动物会逐渐下沉到海底。尽管这些生物的尸体对海洋表层植物来说是良好的营养物质，不过它们常常会下沉到植物们难以企及的深度并且沉积下来，只有偶尔出现的海底上升流才能将这些营养物质带回到海洋表面，使得它们不至于彻底从海洋生态系统中流失。

一些位于深海的特殊海洋环境中，孕育着数量丰富的生命。地热喷口和碳氢化物的沉积使得硫化氢和甲烷的化学物质进入该区域的海水中。一些特定的海底细菌可以将蕴涵于这些物质中的化学能转化为生存所需的能量，并支撑起了这个地区的食物链。海底山、深水珊瑚礁和海底丘陵同样是海底生命的聚集地，珊瑚虫、蛤蜊、虾和蠕虫等生物，都喜欢在这样的环境定居。

生物的王国

地球上有数百万种不同的生物。为了研究它们，被称为分类学家的科学家们根据这些生物的特征，将它们进行了分类。历史上第一位分类学家是瑞典科学家林奈，他把所有的生物划分为两个极其庞大的类型——植物界和动物界。19世纪中叶，除这两大领域之外，生物学家们还新定义并添加了原生生物界、微生物界和真菌界。当日新月异的显微镜技术使分类学家可以继续分辨微型生物体的特征之后，他们又从原生生物界中分离出原核生物界。直至1969年，一个由原核生物界(如细菌)、原生生物界、真菌界、动物界和植物界组成的五界分类系统才建立起来。这个五界分类系统在今天仍然被很多人沿用着，但现在，大部分科学家选择将原核生物界又分为两大组别，即古细菌界和真菌界。

海洋浮游生物

原核生物是地球上最小的生命体，它们的细胞结构比其他生物简单得多。原核生物无法自己制造食物，例如埃希氏大肠杆菌和炭疽芽孢杆菌。能够进行光合作用的原核生物有蓝藻等，鱼腥藻近缘种和脆瘦鞘丝藻等生物都是典型的蓝藻。六界分类系统中的真菌界，包含那些生活在水、土壤和其他生物体中的最常见的原核生物。古细菌是地热泉和超盐湖床等极端环境中的“居民”。

另一个单细胞生物领域是原生生物界，例如变形虫、裸藻和硅藻。与原核生物不同的是，原生生物的个头比较巨大，它们复杂的细胞在结构上与多细胞生物的细胞很接近。原生生物界成员的活动性、大小、形状和摄食策略随种类不同而变化多样。一些是自养性营养，一些是异养性营养，其余的则是兼养性生物。兼养性营养的生物既可以自己制造食物，又可以以其他生物为食，这种选择的变化主要取决于它们所处的环境条件的优劣。

真菌界主要包含多细胞有机体，如霉菌，但其中也有很少一部分单细胞成员，如酵母菌。真菌不能四处移动。由于它们不含叶绿素，所以无法合成自己的食物。它们都是异养性生物，通过在食物上分泌消化酶来进行消化，从而摄取营养。

原生生物界示意图

最后，是由多细胞生物组成的植物界和动物界。植物界的生物，例如海藻、树木和蒲公英等都不能移动，但它们可以通过将太阳能转化为简单的碳化合物来获得自己的食物。所以，植物都是自养性生物。鱼、鲸和人类等动物都是异养性生物，它们无法合成自身所需的物质，所以必须主动去搜寻各自的食物。

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