【导读】近日一项发表在《自然·通讯》上的研究揭示了一个令人震惊的发现：深海热液喷口的地壳浅层存在一个完整的动物群落。研究人员利用遥控潜水器撬开了东太平洋一个深海热液喷口上的薄层熔岩板，发现下方空腔中存在着多种深海动物，且环境条件适宜生存。这一发现彻底颠覆了人们对深海热液生态系统的认知。深海热液喷口，也称“海底黑烟囱”，是海底火山活动区域，高温、高压、富含硫化物等有毒物质的热液从地壳喷涌而出，形成奇特的生态系统。长期以来，科学家们认为只有微生物和病毒能够在如此恶劣的环境中生存。然而，自上世纪70年代末首次发现深海热液喷口以来，科学家们不断在这些极端环境中发现令人惊叹的生命形式，包括巨型管虫、深海贻贝、盲虾等。
图1 深海玄武岩中的绿洲藻
尽管深海热液喷口周围存在着丰富的动物群落，但一个长期困扰科学家的问题是：这些动物是如何在广袤的深海中找到彼此并繁衍生息的？巨型管虫是深海热液喷口最具代表性的物种之一，它们没有消化系统，完全依赖体内共生的细菌提供能量。巨型管虫的幼虫被认为在水中漂流，但科学家从未在海水中发现过它们的踪迹。
为了解开深海动物幼虫的扩散之谜，由奥地利维也纳大学、荷兰皇家海洋研究所等机构的研究人员组成的国际团队将目光投向了深海热液喷口的地壳浅层。
图2 海底表面和地壳海底下通风口
研究团队选择了位于东太平洋海隆9°50′N区域的一个名为“Fava Flow Suburbs”的热液喷口区，该区域水深约2515米。他们利用遥控潜水器进行了精密的探测和采样。
由于地壳岩石非常坚硬，传统钻探设备难以深入。研究人员巧妙地利用潜水器上的机械臂和凿子，在选定的六个区域，将覆盖在热液喷口上的薄层熔岩板撬开，露出了下方约10厘米高的空腔。
图3 海底表面热液喷口和对叶状熔岩陆架下方洞穴的相应挖掘
令研究人员惊讶的是，这些地壳浅层的空腔并非空无一物，而是充满了各种各样的深海动物，包括巨型管虫、腹足类、多毛类等。其中一些空腔内甚至聚集了80多个大小相似的管虫，表明幼虫在地壳浅层聚集并生长。
研究人员还对空腔内的环境参数进行了测量，发现温度、pH值、盐度、硫化物和氧气浓度等指标都与深海热液喷口附近的环境条件相似，表明地壳浅层为深海动物提供了适宜的生存环境。
图4 地壳底板下空腔的取样和开挖方案
该研究首次证实了深海动物可以在地壳浅层生存，拓展了深海生命的已知范围，支持了深海动物幼虫可以通过地壳浅层进行扩散的假说。研究人员推测，幼虫可能被海水带入地壳浅层的“补给区”，并在那里随着热液循环系统流动，最终在适宜的环境中定居并生长。地壳浅层动物群落的发现，意味着深海采矿等人类活动可能会对深海生态系统造成比预期更为广泛的影响。
图5 海底表面和地壳海底下热液喷口之间的连通性模型
图6 地壳海底洞穴中的移动动物
参考文献：Bright, M., Gollner, S., de Oliveira, A.L. et al. Animal life in the shallow subseafloor crust at deep-sea hydrothermal vents. Nat Commun 15, 8466 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-52631-9
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