7.8 熱液噴口生態系統(下）海洋生態學

同學們好,前面我們介紹了海底熱液噴口的環境和生物 現在我們介紹一下熱液口生物對極端環境的適應性及生物羣落的特徵 熱液口環境是以高溫、高硫化氫含量、低氧含量和低pH值為主的主要特徵 並且這些因子有較大的波動 另外,出口處超熱水會形成有毒的金屬硫化物沉澱 可見,對於絕大多數現存生物來說,這是一個很難適應的生存環境 對於熱液口生物如何適應這種特殊環境條件,已有一些初步的研究成果 熱液流向海底浮起,熱液口的水溫足以融化鈉 熱液口含有毒的化學物質 如何適應這種生存環境? 科學家們被答案驚訝了 關鍵是氫化學,生命從化學物質中獲得能量 這些化學物質被地球核心的熱量釋放 在食物網的基礎之下,有個小的單株化學物質和生物叫做阿爾提亞 這些生物活在將化學物質如氫化學變成能量 這些熱愛的化學物質被認為是地球上最古老的生物 氫化學完全改變了我們對於地球上生命的起源 它們可能都開始在海底下的氫化孵化 許多熱液生物如管七蠕蟲、葛類、一貝等 與化能自養細菌間存在內供生和外供生的關係 供生是熱液口生物羣落的一個典型特徵 管七蠕蟲血液中含血紅蛋白 此外,熱液口雙殼類的血液中也含血紅蛋白 而不是像多數軟體動物那樣含有血清蛋白 血紅蛋白是一種更有效的血氧者 因而,具有這種血紅素的動物 可能是對海水中氧含量低的一種適應性機制 熱液口生物羣落在空間結構上 呈現以熱液噴口為中心的環帶狀分佈 這主要由於熱液噴出後與周圍的海水混合 形成一個急劇變化的溫度梯度 控制著生物的空間分佈 在浸噴口處 20到110攝氏度左右 分佈著多種室熱菌和骨菌 一般在50到90攝氏度的環境中 細菌生長佔優勢 大於90攝氏度的環境中 骨細菌佔優勢 它們常在煙囪壁表面形成層狀的白色菌席 噴口附近20到45攝氏度地帶 主要分佈著多毛類 其代表物種是龐貝蟲 管基蠕蟲主要分佈在5到25攝氏度左右的地帶 捕食性的蟹 更喜歡在8到20攝氏度的熱液雨流區 和管基蠕蟲集羣的地帶 夷貝、鎧甲蟹和蛤 一般分佈在10攝氏度以下的外圍地帶 耳魚和章魚可以在熱液口四周遊動 當然熱液生物羣落的環帶狀分佈並沒有嚴格的界限 有時它們之間表現出各生物門類的雜居和共生 噴口附近水體的化學組成 對熱液口生物羣落的分佈有著非常顯著的影響 在高pH值、高硫化氫、硫氫根濃度 低總鐵含量、低酸性可揮發性硫化物濃度的環境中 管基蠕蟲是主要的物種 而在酸性可揮發性硫化物濃度和硫化鐵 亞鐵離子的含量較高的環境中 龐貝蟲成為優勢種羣 不同年齡段熱液口的羣落結構並不相同 存在一定程度的掩體序列 最先進入一個新的熱液口的是氏流細菌 它們大量繁殖形成白色的菌膜 端足類、擾足類和蟹等也開始出現 隨後管基蠕蟲在熱液流較強的地帶定居 大量繁殖成為熱液口的優勢種 隨熱液口的逐漸衰亡和硫化物濃度的降低 其生物量逐漸減少 同時雙殼類、多毛類和蟹類的生物量 隨管基蠕蟲的消失而增加 顯示出兩者之間的競爭關係 最終雙殼類將取代管基蠕蟲成為熱液口的優勢種 熱液口從噴發到關閉的過程 伴隨一個生物羣落掩體的過程 不同的種類進入熱液口的時間不同 所佔據的空間位置也不同 因而可以認為熱液噴口生物羣落時空分佈特徵 對熱液口的形成、發展和消亡具有指示作用 熱液口生物的擴散 熱液口所處的地質過程是動態的 其環境也是不穩定的 由於地殼運動 熱液口均有一定的壽命 一般只有20到30年的活動期限 隨後它們會被地球內部深處的熔岩和熱液流動封住、截斷 因此熱液口經歷一段時間後會關閉 其中生物會因缺乏食物而遷移消失 或死亡堆積在原來的熱液口處 而在另一些地方則出現新的熱液口 有關熱液口生物如何擴散至新熱液口 建立新的生物羣落是一個十分有趣的問題 一般認為熱液口動物種羣具R選擇特性 能通過快速生長至性成熟 及產生很多幼體以便有效擴散 並能在新的熱液口區域聚集 保持種族繁衍 然而對太平洋的調查顯示 熱液口之間的間隔可達100公里以上 已超過了熱液口動物浮游幼體的擴散能力 因為這些幼體是卵黃營養型 幼體期很短 因此熱液口之間是否存在可供適宜營養物質 用於化學合成的中繼站 是這些活動能力很弱的幼體進行長距離擴散的關鍵 新的骨骸可能就起了這樣的中繼站的作用 細菌的分解作用可產生硫化氫 以提供化學合成的原料 如此也可解釋為何大多數深海熱泉生物看起來如此相似 好,有關海底熱液噴口的生態系統就介紹到這裡 請同學們思考 為什麼說熱液口動物種羣具R選擇特性?