肖曦 陶軍 梁前勇
在遙遠的中國南海，人們意外發現了深海中的一片“綠洲”——“海馬冷泉”生物群落。在漆黑一片的深海深處，“海馬冷泉”為種類豐富多樣的底棲生物提供了棲身之所，滋養著龐大的綠洲生命。
“海馬冷泉” 珠江口盆地發現的海底巨型活動型冷泉
冷泉是繼海底熱液之後的又一重大發現。在海底沉積介面之下，甲烷、硫化氫或烴等流體以噴湧或滲漏方式從海底溢位，形成了海底冷泉活動。
全球各大海域的不同海洋底質環境中都發現了由於海底甲烷滲漏至海水中而形成的羽狀流，目前根據多波束水體資料已發現數萬個冷泉滲漏點，至少存在100多個活動甲烷滲漏區，主要分佈於大陸邊緣。據估算，每年由海底冷泉向上覆海洋滲漏的甲烷總量可達到40萬~1220 萬噸，是大氣中甲烷的重要自然來源之一。此外，冷泉附近常發育埋藏淺、飽和度高的天然氣水合物，是研究天然氣水合物分解後甲烷滲漏遷移機制的重要視窗。因此，開展冷泉調查研究具有重要的科研意義。
在我國，已初步確認的近海冷泉區主要有7個，其中東海發現沖繩海槽1個冷泉區，其餘6個冷泉均分佈在南海海域。2015年3月，中國地質調查局廣州海洋地質調查局（簡稱“廣海局”）利用我國自主研發的4500米級“海馬”號無人深潛器（ROV），首次在珠江口盆地發現了海底巨型活動型冷泉，並命名為“海馬冷泉”。隨後幾年，廣海局不斷升級“海馬”號ROV技術裝備，組織了多次大規模的“海馬冷泉”調查共享航次，聯合國內各大海洋高校和科研機構，綜合運用多種高精度調查裝置，系統規模地開展了冷泉調查研究。
基於多平臺技術突破，“海馬”號為我們打開了“海馬冷泉”新世界的大門，五彩繽紛的冷泉生物群落就此華麗登場……
初級生產者 化能自養生物
海水中甲烷厭氧氧化古菌和硫酸鹽還原細菌積極參與冷泉流體中甲烷氧化與硫酸鹽還原的化學反應，為化能自養生物提供了碳源和能量。
當甲烷接觸到溶解氧很少的海水時，特殊的細菌就會生長。這些細菌消耗海水中的甲烷和硫酸鹽，並釋放出硫化氫。雖然硫化氫對大多數動物有毒，但化能自養生物卻能將這種化學物質當作食物，最終供給異養生物所需的能量和碳源。因此，這些化能自養生物成了冷泉生態系統的初級生產者。
“海馬冷泉”區存在覆蓋了海底直徑數釐米到數百米白色或橙色的細菌墊，這些細菌通常由大型硫氧化細菌（化能自養生物中的一種）組成。巨型細菌表現出的各種適應性縮小了氧供應和電子供體之間的差距，因此它們常出現在總氧氣消耗量高和甲烷大量溢位的冷泉中。
初級消費者 貽貝、蛤蜊、管狀蠕蟲等底棲生物
化能合成細菌和古菌形成了冷泉食物鏈的最底層，供養著多樣的底棲生物，包括深海雙殼類（蛤類、貽貝、帽貝等）、蠕蟲（管狀蠕蟲和冰蠕蟲）多毛類動物等初級消費者。
由於化能合成蛤蜊（學名“伴溢蛤”）可以透過足絲紮根沉積物來收集硫化氫，因此它們通常生活在“海馬冷泉”甲烷大量滲漏的地區。硫化氫隨著甲烷流體向上溢位，蛤蜊則從鰓中依靠硫氧化菌來獲取營養。有了穩定的硫化氫供應，這些蛤蜊可以存活一個世紀，長到15釐米以上。
在“海馬冷泉”發現的深海偏頂蛤，可以延伸數百米之遠，尤為壯觀。同樣，深海偏頂蛤的鰓內含有大量的化能自養細菌。通常，貽貝類只出現在活動的冷泉口，是冷泉生態演替週期中發育最早的生物群落之一。
作為世界上最長壽的大型底棲動物，“海馬冷泉”區發現的管狀蠕蟲最長可達1.6 米。通常情況下，管狀蠕蟲只出現在冷泉流速較低的環境中，在冷泉發育後期，冷泉流速降低時，管狀蠕蟲替代原來的貽貝類成為主要物種。它們沒有嘴和消化系統，依靠自身組織中細菌生產的養分為生。這些細菌從冷泉流體中獲取硫離子，又從海水中獲得氧氣，合成管狀蠕蟲生存所必需的有機物。由於管狀蠕蟲可以將它們的“根”延伸到基岩一米多的地方，因此，即使硫化氫在表面被完全耗盡但在地下仍然存在的地方，管狀蠕蟲仍可成片群居。
次級消費者 魚、螃蟹、海星等生物
除了貽貝、蛤蜊、管狀蠕蟲等冷泉標誌性生物群落，“海馬冷泉”還聚集了種類豐富多樣的底棲生物，如鰻魚、阿爾文蝦、鎧甲蝦、海星、海螺、海蛇尾等生物，構成了冷泉生態系統的次級消費者。
透過“海馬”號ROV海底攝像功能，科研人員在“海馬冷泉”區發現了一片生機盎然的生態景象：蜘蛛狀的白色螃蟹、身形碩大的帝王蟹在海底冷泉悠然自得，大口吞嚥著它們能吃的所有東西；形如蚯蚓的軟體紫色海參，糾纏在一起，成群分佈，與貽貝群落區分開來；細小的瞎眼褐蝦群、小扇貝、鎧甲蝦、海鰓、海蛇尾、魚類等等，聚集在一片片茂密的細管蟲叢林中上下盤旋，形成了一片小型的生態系統，好不熱鬧！
三級消費者 章魚、大王具足蟲等深海肉食性物種
不僅魚、螃蟹、海星等次級消費者隨處可見。“海馬冷泉”區甚至還發現了巨型章魚。最讓人驚奇的是，在近1400米深的“海馬冷泉”海底，“海馬”號ROV透過生物誘捕籠的方式，成功捕獲了兩隻“世界最大的昆蟲”——大王具足蟲（俗稱深海水蝨），長達25 釐米。
深海水蝨是典型的深海肉食性物種，除了以魚、螃蟹、蝦、魷魚和鯨的屍體為食，還會主動獵食一些行動緩慢的海洋生物，如海參、海綿、線蟲、放射蟲等海底動物，成為冷泉生態系統中的第三級消費者。這些大型生物最終會被微生物分解，從而回歸自然，形成一套完整的冷泉生態系統。
（作者單位：中國地質調查局廣州海洋地質調查局）
