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宇宙自然生命簡史:41 意外連連的海洋

上期說到癡迷潛水活動的畢比和巴頓。一對來自瑞士的父子組合使畢比和巴頓組合黯然失色。父親叫奧古斯塔·皮卡德(Auguste Piccard),兒子叫雅克·皮卡德(Jacques Piccard)。他倆設計了一種新型的深潛船,命名為“的里雅斯特”號,這個名字也是意大利的一座港口城市,潛水器的制造地。它是一艘可以操控的潛水器,不過僅能操控上升或者下潛兩個動作。它在 1954 年初首次下水,就直接潛到了 4000 米的深度,是巴頓6 年前所創(chuàng)造紀錄的 3 倍。但不幸的是,這項活實在太花錢,皮卡德父子的口袋用不了幾年就被榨干了。

到了 1958 年,他們與美國海軍達成了一項交易,把深潛船的所有權賣給了海軍,但仍歸他倆實際使用。這樣一來,資金問題解決了,他們開始改造深潛船。首先把船殼加厚到了 13 厘米,再把舷窗的直徑縮小到僅有 5 厘米,比門上的窺孔大不了多少。這樣一來,深潛船可以承受住巨大的水壓。1960 年 1 月,雅克和海軍的沃爾什(Lt Don Walsh)創(chuàng)造了奇跡,他們成功下潛到了全世界最深的洋底——太平洋中的馬里亞納海溝。他們僅用了不到 4 個小時就下潛到了 10918 米的深度,在那種深度,每平方厘米的水壓達到了 1.2 噸。令他們震驚的是,觸底時竟然發(fā)現(xiàn)一只比目魚被驚動了。只可惜當時船上沒有照相設備,所以這一事件沒有影像記錄。

在全世界最深的水底停留了 20 分鐘后,他們返回了水面。這也是人類迄今為止唯一的一次到達那個深度,快 60 年了,依然是世界紀錄。中國的蛟龍?zhí)柕纳顫撚涗浭?7062 米,我記得前段時間我還說過,大導演卡梅隆也是個深潛愛好者,他乘坐自己制造的深潛器,下潛深度 10898 米,幾乎就平了世界紀錄。不過我們還必須看到,同樣是深潛,實際上現(xiàn)代的潛水器和 50 多年前的已經不可同日而語了,僅僅是追求深度其實意義不是最大,更重要的是要能進行科考活動,各種探測儀器要能正常工作。所以,我國不是單單追求深度,我們還追求深潛的有效性,所以,我國的深潛活動是在非常穩(wěn)健地進行。

的里亞斯特號雖然成功地創(chuàng)造了深潛世界記錄,但是美國海軍卻停止了這項活動,主要原因是海軍中將理科弗(Rickover)堅決反對,他是一個嚴肅認真且說話算話的人,關鍵是海軍的支票薄掌握在他手里。他覺得深海探測是對海軍資源的嚴重浪費,因為海軍并不是一個科研機構。還有一個原因,當時整個國家正熱衷于太空探索,計劃把人送上月球。相比起來,深海探索就顯得不那么重要且有點兒過時了。不過,我認為真正的原因還在于“的里雅斯特”號沒有什么真正的收獲。正如多年后一位海軍官員所說:“除了證明我們能到達那里之外,我們到底還得到了啥?干嘛還要再干一次?”簡單來說,就是這趟尋找比目魚的旅程太長,花費太高。如果今天要再去一次那里,估計的花費是 1 億美金。

不過,那些深海研究者們在聽說海軍無意繼續(xù)實施原先答應過的探索計劃后,很痛苦,他們提出抗議。至少有部分原因是為了平息他們的不滿,海軍還是決定拿出一筆錢用于制造更先進的潛水器,并交給了馬薩諸塞州伍茲霍爾海洋研究所。計劃建造的是一艘可完全操縱的微型潛艇,被定名為“阿爾文”號,以紀念海洋學家阿爾文。一個有趣的歷史是,阿爾文號的設計人員居然找不到一家工廠愿意制造。布羅德(William J. Broad)在《水下的宇宙》一書中是這么解釋的:“這個項目是被船舶局和里科費中將鄙視的,他們可是海軍錢袋子的大管家啊,像通用動力這種專為海軍生產潛艇的大公司都不愿去接這種活兒,怕得罪理科弗(Rickover)?!弊詈?,簡直不可思議,阿爾文號居然由一家專門制造軍餐食品機的工廠制造,這家廠隸屬于通用面粉公司。

我們對海底的了解真的是少得可憐。從 1929 年開始,人們才對海底有了一些零星的探測,加上了大量的推測之后,陸續(xù)繪制了一些極為粗糙的海底地形圖。就是這樣的海圖,到了 20 世紀 50 年代依然是海洋學家手里最好的寶貝。但是,美國海軍卻有著好得多的海底圖,它們指引軍方的潛艇穿越海底峽谷,繞開平頂海山。為了不讓蘇聯(lián)人得到這些信息,軍方對這些圖是嚴格保密的。因此,學者們還是只能因陋就簡,努力推測。即便是今天,我們對大洋底下的地形依然知之甚少。你隨便用一架業(yè)余天文望遠鏡對著月亮望望,就能看到許許多多的環(huán)形山,可是海底下的情形,卻根本看也看不到。我們繪制的火星地圖都要比自己星球上的海底圖要好得多。

不要說海底了,我們對海面的勘查技術也不敢恭維。有趣的是,我們對洋流的認識往往會因為一些意外事件而加深。其中有一起非常著名的小黃鴨事件。1992年,有一艘從中國出發(fā)的貨船在太平洋上遭遇強烈風暴,船上一個裝滿 2.9 萬只黃色塑料玩具鴨的集裝箱墜入大海。這批“鴨子艦隊”從此開始了它們的奇幻漂流,其中一批漂到印尼、澳大利亞、南美洲和夏威夷等地洋面;另一批大約 1 萬只鴨子被甩出了洋流,向北極漂去,當它們漂流到俄羅斯和美國阿拉斯加之間的白令海峽時,“鴨子艦隊”被凍在寒冷的浮冰中。還有一些在海洋上漂流 14 年、大約 3.5 萬公里之后,在 2010 年抵達英國海岸,總之,幾乎全世界的大洋上都能找到它們的身影。更加有趣的是,這支“鴨子艦隊”在全世界范圍引發(fā)“淘鴨熱”。一批海洋愛好者自發(fā)組成了“追鴨族”,專門監(jiān)視“鴨子艦隊”的行蹤,這可以看成是一次民間參與的洋流大調查。每當“鴨子艦隊”即將抵達某個海岸時,“追鴨族”們就會瘋狂地涌向海灘,爭搶這些著名的鴨子。最初從中國進口這批鴨子的美國公司表示,愿意以每只 100 美元的高價將鴨子收回,但卻根本沒人理睬———因為在收藏家手中,每只鴨子的價格已經爆炒至 1000 英鎊。

另外一次事件是 1994  年,有一艘韓國的貨輪在太平洋上被暴風雨掀翻,34000 多只冰球運動手套落到了海里。這些手套隨波逐流,漂得滿世界都是,從溫哥華到越南都有。這些事件讓洋流研究者們因禍得福,追蹤這些鴨子和手套的分布而形成的洋流圖居然要比以前的好得多。

整個 20 世紀最為轟動的一次生物學發(fā)現(xiàn)就來自于大洋底下,就是那艘傳奇的阿爾文號。1977 年,它來到著名的加拉帕戈斯群島附近的海域,深深地潛入將近 2500 米深的海底,在這片完全漆黑,壓力巨大的海底,科學家們發(fā)現(xiàn),數(shù)十個丘狀體不停地噴著黑色和白色煙霧,含硫化物的熾熱液體從直徑約15 厘米的煙囪中噴出,溫度高達 350℃,科學家們形象地把這些噴著煙霧的丘狀體通稱為海底“黑煙囪”。令人震驚的是,在這樣一個似乎是生命禁區(qū)的地方,卻發(fā)現(xiàn)了生命。2 年后的 1979 年,帶著很多生物學家,阿爾文號再次回到這里,對海底黑煙囪做了一次全面的考察,這次考察刷新了人類對生命的認知,在這樣的一個極端環(huán)境中,卻存在著一個完整的生物群落,從細菌到各種蠕蟲,再到各種蝦兵蟹將,那是應有盡有。這些生物不需要氧氣,他們的能量來源是海底火山口的熱量以及各種硫化物。硫化氫對于所有地面上的生物來說,都是一種劇毒的化合物,它們源源不斷地從熱液噴口中涌出。那里是一個獨立的小世界,沒有陽光、氧氣或者其他一切通常與生命有關的東西。這個生態(tài)系統(tǒng)的基礎不是光合作用,而是化學合成作用。若是在這次發(fā)現(xiàn)之前,有哪位生物學家提出這樣的生態(tài)系統(tǒng)模型,絕對會被生物學界認為是異想天開的。

海底的這些熱液噴口釋放出的能量非常巨大。二十幾個噴口放出的能量就相當于一個大型的發(fā)電廠。在它們周圍,海水的溫度也是極為驚人的。在噴口的某個點上,水溫能達到 400℃,而幾米之外的水溫僅僅只有二、三攝氏度。在這種噴口的邊緣,發(fā)現(xiàn)了一種軟體蟲,取名為“阿爾文蟲”。它頭部的水溫竟比尾部的水溫高出了 78℃。在此之前,人們普遍認為不可能有復雜生物能存活于 54℃以上的高溫中?,F(xiàn)在居然發(fā)現(xiàn)有一種生物不但生活在遠高于這個溫度的水中,而且還是在冰火兩重天的環(huán)境中。這一發(fā)現(xiàn)徹底刷新了我們對生命生存條件的認知。

其實,人類從心理上來說,與深海極為遙遠。有一個最好的例證可以說明這一點。1957 – 1958 年國際地質學年會召開,海洋學家們在會上表示,他們今后的一個主要研究方向是“利用海洋的深度來處理核廢料”。令人驚嘆的是,這居然不是什么秘密計劃,而是公開又自豪的主張。事實上,這件事在地質年會上公開之前,往深海中傾倒核廢料的活兒已經被起勁地干了超過 10 年。自 1946 年以來,美國人就已經開始將一桶桶 250 升的核廢料運往法拉隆群島附近,該地距舊金山海岸僅有 50 公里,這些核廢料不經任何處理,只是簡單地從甲板上往海里一推了事。

這事兒做得極其馬虎。你在加油站或是工廠的角落有時能看到一些銹跡斑斑的鐵桶,這種桶很普通,沒有任何保護性的內襯。大多數(shù)核廢料就是裝在這樣的鐵桶中。有時會有些廢料桶沉不下去,海軍的機槍手就會給這些桶來一梭子彈。這樣,海水就灌進去了(當然,钚、鈾、鍶也就出來了)。這事一直干到20 世紀 90 年代才停止,此時美國已經在全球大約 50 個地點處理了幾十萬桶廢料,單單是在法拉隆群島,就處理了 5 萬桶?!度f物簡史》的原著作者比爾·布萊森說,做這事兒的哪止美國一家,其他熱情的參與者還有俄羅斯、中國、日本、新西蘭和幾乎所有的歐洲國家。插一句題外話,中譯本的《萬物簡史》,在這個地方把中國給刪除了,我想有兩種可能性,一種是經過小編嚴謹?shù)恼{研,覺得這是作者沒有證據(jù)的指控,中國以前從來沒有與歐美同流合污過,所以刪除中國;第二種可能性是出于小編的愛國心或者領導的要求什么的,在這種地方不應該出現(xiàn)中國,所以就直接刪除了中國。我很想搞清楚中國到底有沒有像美國一樣,隨意向大洋中傾倒過核廢料,但是我查了半天,我發(fā)現(xiàn)這事我既不能證實也無法證偽。特此說明。

那么這些核廢料會對水下的生命造成什么樣的影響呢?我當然希望沒什么影響。但實際上沒人知道。唯一知道的只是我們在做這些事的時候,大手大腳的毫無羞愧之心,這的確讓我吃驚。但好消息是,國際原子能機構現(xiàn)在對核廢料的處理有明確的規(guī)定,各個有核國家都應當遵守。

我們其實對大多數(shù)大型海洋生物一無所知,包括其中最大的巨型藍鯨。我們一度認為這種生物 “光舌頭就有一頭大象那么重,心臟像小汽車這么大,血管粗得可以讓你在里面游泳”當然,這是很夸張的文學比喻。不過,藍鯨確實是地球所能生產的最大號動物,甚至比最大的恐龍還要大。最大的藍鯨體長可以達到 33 米,體重 180 多噸,這也就是說,大約需要 2500 多個汪詰才能和藍鯨一起玩蹺蹺板。然而,藍鯨對我們來說,依舊是很神秘的。大多數(shù)時候我們搞不清楚它們生活在什么地方,在哪里分娩,又是經過什么路線去的,我們一概不知。關于藍鯨僅有的一點兒了解,幾乎全部來自于我們偷聽到的它們的“歌聲”。其實這些“歌聲”也是挺神秘的。有時,我們會聽到它們唱了一首“新歌”,以前從來沒唱過,但它所有的同類似乎都能聽懂。為什么會這樣?又是怎么做到的?我們不知道。但我們知道它們必須經常到水面上來換氣。

有一些生物則根本無需到水面上來,這些無名的生物讓我們更好奇,比如著名的巨型烏賊。盡管沒有藍鯨那種尺度,但也肯定算得上是巨大的。它的眼睛有足球那么大,觸手伸展開來可以達到 10 - 20 米長,重量接近一噸。它是世界上最大的無背椎動物。如果你把它扔到一個小型泳池中,幾乎能把泳池塞滿。但就我所知,迄今為止,沒有一個人,更別說科學家了,看到過一只活著的巨型烏賊。有些動物學家甚至終生致力于捕捉一只活體,但哪怕是看上一眼都很難。我們對它們的了解幾乎全部來自于被沖上海灘的尸體,在新西蘭的南島,比較多見,但什么原因不知道。但它們肯定大量存在,因為它們是抹香鯨的主要食物,而抹香鯨的食量是很大的。巨型烏賊的不可消化部分是它的喙部,積累在抹香鯨胃部的鯨蠟里,形成龍誕香,可作為香水的固定劑。記著,下次當你朝自己噴灑香奈兒 5 號香水時,你得反應過來,你正在使用一種從未見過活體的海怪的蒸餾物打扮自己。

根據(jù)科學家的估計,海洋中的生物種類大約有 220 萬種,其中超過 90% 還等待進一步探明。但我們首次意識到深海生物的豐富多樣性是在 20 世紀 60 年代,得益于一項發(fā)明——深海采集撬網。這種設備不僅僅能捕撈到海底表面的生物,而且能把海底沉積物中的生物也全給撈上來。發(fā)明深海采集撬網的伍茲霍爾海洋研究所的桑德斯(Howard Sanders)和斯克里普斯海洋學研究所的赫斯勒(Robert Hessler),他們進行了一次沿大陸架的深海采樣,深度是 1500 米,結果撈上來近 25000 種生物,包括蠕蟲、節(jié)肢動物、軟體動物、棘皮動物在內的  322 個種類。即使到了 5000 米的深度,他們也收獲了 196 種, 3737 個生物。這種撬網只能捕獲行動遲緩、頭腦簡單、不知道躲避的家伙。上世紀 60 年代末,有個叫艾薩克斯(John Isaacs)的海洋生物學家想出了一個辦法,他把食物附著在水下照相機上。通過這個辦法,又發(fā)現(xiàn)了大量的物種。尤其是成群的盲鰻,一種很原始的生物。由于照相機發(fā)出了光線,上鉤吃餌的海洋生物并不多,除了盲鰻還有就是角鯊、裸蓋魚和黃螃蟹,但在照相機周圍來回穿梭的動物多不勝數(shù)。在海中,一旦出現(xiàn)了豐富的食物,比如一頭死去的藍鯨沉入海底。很快就會有多達 40  種以上的超過 12000 個海洋生物前去進食。鯨魚的死亡有一個專用術語叫作“whale fall”,直譯就是鯨魚的沉降,它是深海生態(tài)系統(tǒng)最重要的事件之一。一頭死鯨能給海底帶來數(shù)百噸的有機物質。它尸體的降解分為三個階段。第一階段,大型的深海動物會在鯨魚掉到海底后,迅速抵達,開始大快朵頤。第二階段,另外一些生物撿大型深海動物剩下的骨頭和周圍的沉積物吃。第三階段,鯨魚的骨骼進一步降解,海水發(fā)生了硫酸鹽還原。細菌創(chuàng)造出了富含硫化物的環(huán)境,類似于熱液噴口。水螅、雙殼類和腹足類生物撿漏,硫化物正是它們的最愛。

海洋的確是浩瀚的,生活在大洋中的生物也的確是豐富的,但是,人類的出現(xiàn)對所有的海洋生物都帶來了威脅,今天,過量捕撈已經成為了全世界關注的生態(tài)問題??茖W有故事,咱們下期接著聊海洋生物。

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