背景
深海生物是指生活在水深超過1000米處的海洋生物。包括微生物、無脊椎動物和魚類等。20世紀60年代以來,基於開發深海礦產和生物資源,以及利用深海棄置放射性廢物的需要,加之深海調查技術和設備不斷改進(如套用新的深海潛水球,水下電視攝像機,水中立體照相機,機械手,深海拖網和樣品保存技術等)對深海生物的研究,包括深海環境,深海生物的種群生態、生理、生化和適應機制等的研究不斷取得進展。如1977年發現了深
海底熱泉口
生物群落。
深海生物的研究始於19世紀初,由於研究條件的限制誤認為550米以下是無生命帶,因此,進展緩慢。1872~1876年,英國"挑戰者"號獲得了一批深海生物樣品,確證深海存在生物。此後,歐美一些國家相繼開展深海生物調查,美國於1930年用潛水球進行生態觀察,到20世紀中期已積界了許多有關深海生物的形態、分類和分布的研究資料。
組成成分
深海生物群落按其生活方式可分為浮游生物群落、游泳生物群落和底棲生物群落三大類。
浮游生物
由細菌、原生動物、腔腸動物、
甲殼動物、
毛顎動物等的一些種類組成,種類和生物數量均較少。生物數量通常隨水深增加而明顯降低。太平洋千島-堪察加水域的中型浮游生物量,在200~400米水深處每立方米平均超過100毫克,但3000米以下卻不到1毫克。同一種浮遊動物,個體小時多生活在淺處,個體較大時生活在深處。如橈足類的海羽水蚤屬和光水蚤屬的一些種類,生活在2000米水深處個體最大可達17毫米,而隨著水深變淺,個體大小也隨之變小。深海浮遊動物多為雜食或肉食性。浮遊動物的垂直移動對營養物質的垂直轉送起著積極的作用。浮遊動物主要種類有:
①
甲殼動物,最主要的是
橈足綱如哲水蚤、真哲水蚤、海羽水蚤、光水蚤等屬的一些種類(最大個體可達17毫米)。其次還有
糠蝦、
磷蝦、端足和十足等目,以及
介形綱的動物。
②腔腸動物,有
缽水母和
管水母等。它們生活史中沒有水螅型階段,個體一般較大,直徑可達25厘米,大多呈栗色和紫色,且能發光。
③橄欖綠細胞,長度為10~15微米的細胞。有的學者認為屬於
鞭毛蟲。在3000~4000米水深處,此類細胞的密度仍可達25000~50000個/升。在有些
浮游甲殼動物的腸道中也常可撿出,它們的來源尚不清楚。
游泳生物
在深海也有不少鰻魚,如哈氏囊咽魚和
寬咽魚等。魚體細長,嘴特別大。有些鰻魚幼體上游到較淺的水層,成體時才回到深水。
在
深海魚類中,圓罩魚屬的個體數量最多,魚的個體小,長僅5~6厘米,頭大,暗褐色,其鰓可濾食浮遊動物。不成群,個體之間約保持3米的距離。
主要是魚類,其次為烏賊、章魚和蝦等。在1000多種大洋魚類中,生活在深水的約有150種。其中隸屬於角安康亞目的種類最多,約有80種。深海安康魚頭的背側有一柄狀的突起,頂部可發光,作誘餌和照明用。嘴大。雌魚體重可達6~8千克,雄魚僅重幾克。雄魚頭部鑽入雌魚的表皮吸取營養,並形成一個小裂,雌魚產卵期,雄魚產精子於袋中,以備授精。
安康魚不成群,個體之間大約保持30米的距離。
在深海近底層魚的種數比較多,個體也較大,如
睡鯊體長可達7米,以掠食為生。有些深海魚常能吞食比自身大的食物。深海
頭足類種類較少,有的章魚適應於深海生活,沒有眼睛。
底棲生物
深海底棲生物的生物量隨水深而降低。在水深2000~3000米處底棲生物種類多。隨水深的增加,其組成也發生變化,淺水種逐漸被深水種取代,通常200、3000和6000米處是轉折點。在萬米以上的深淵,仍有底棲生物,已發現的種類有:
有孔蟲、
海葵、
多毛類、等足類、端足類、瓣鰓類和海參類等。
①微型底棲生物,個體大小在2~40微米之間,主要生活在
海底沉積物的表層。包括真菌、易變菌、類酵母細胞、
肉足綱、吸管綱、
纖毛蟲綱、有孔蟲等。據對
北太平洋中部水深5498米處調查,在沉積物表層的個體數量約為每平方厘米24000個,而在0.5厘米沉積樣中僅為每平方厘米1150個。
②小型底棲生物,個體大小在42~1000微米之間,生活在同一水域,個體數約比微型底棲生物少3個數量級。小型底棲生物主要包括有孔蟲、海螅、
渦蟲綱、線蟲動物門、
腹毛動物門、
動吻動物門、
緩步動物門、
寡毛綱、原環蟲、海蟎、介形類和
猛水蚤目的一些種類。其中,線蟲是主要的種類,其個體數量多,約占動物總數的二分之一。
③大型底棲生物,個體大小在1000微米以上,包括無脊椎動物的大多數門類,如海綿、腔腸動物、
星蟲、曳鰓蟲、腸鰓動物、
螠蟲、
環節動物、軟體動物、節肢動物、棘皮動物和
須腕動物,以及少量脊索動物(如
海鞘)和底棲魚類。
深海海綿體大(可達1米),且多具一插入底泥中的長柄。
海葵能生活在水深達萬米的深淵,有的附生在其他動物身上,或築管棲息。
多毛類既是淺水,也是深水的重要底棲生物。在中太平洋西部深海採得的大型底棲生物共有8種,其中多毛類4種,即吻沙蠶、海蛹,以及小頭蟲科和縮頭蟲科各一種;其餘4種為美麗冠葉珊瑚、骨緣胡桃蛤、
扇貝和一種
鉤蝦亞目的動物。
棘皮動物門的各綱均有深海種類,多數是底棲取食者,有的海星是肉食者,捕食有孔蟲、多毛類和軟體動物。在有機物較豐富的地方,海參往往是
優勢種,且個體也大(有的可達0.5米)。生活在深海的海參,有的具葉狀的"足",或具一排側乳頭,適於在軟泥上爬行。
深海的海鞘也營固著生活,有很長的柄,濾食,不形成群體。有的
底棲魚,腹鰭和尾鰭長成棒狀,能在軟泥上支撐著身體或緩慢地移動,如一種深海狗母魚。
深海熱泉生物群落 1977年,美國伍茲霍爾海洋生物學實驗室的"阿爾文"潛水球在太平洋加拉帕戈斯群島東北300公里水深2550米處的斷裂帶發現了深海熱泉生物群落。這一帶海底水溫約20℃。生物很繁盛,有環節、甲殼、軟體、須腕動物和魚類等。其中大型的管棲蠕蟲狀須腕動物,管長可達5米,直徑4厘米,常成簇,密度可達每平方米15千克;大的蛤貝殼長達25厘米;還有腔腸動物、甲殼動物和魚類。1984年又在大西洋3200米的海底發現了類似的生物群落。這些群落的生物生長快。
對環境的適應
大多數
深海動物沒有生殖季節,
性成熟遲,一般產卵少,但
卵黃多,幼體孵出後即能獨立生活。有的魚幼體上浮到較淺的水層覓食,長大後才回到深水。深海生物有適應高壓的機制,若將深海
生物帶到水的表層往往立即死亡。
一般深海生物的食物來源是:從上層沉降的生物死體、碎屑,微生物化能合成產生的有機物和其他深海生物等。由於食物少、溫度低,所以包括細菌在內的深海生物代謝速率(
氧耗)低,生長也很慢。深海生物視覺大多不發達,但嗅覺卻很靈敏,曾將一些
死魚投放到
菲律賓海溝水深9605米處6小時40分鐘後,已引來一群端足類,有的魚已被吃的僅剩下魚骨。許多深海魚類口大,能吞食比自己還大的食物。還有許多深海生物(包括許多種魚,以及海星、
海參、
海筆、海葵等)能發光。這不但有作為誘餌和驚嚇敵人的作用,還能作為同類互相辨識的標記。