撰文/津沙

低氧環(huán)境下的生存故事

撰文/津沙

通常情況下，我們會(huì)認(rèn)為增加了氧氣的深海對(duì)魚類應(yīng)該是一件有益的事，但是千百年來(lái)，那些長(zhǎng)期蟄伏的深海生物，已經(jīng)適應(yīng)了缺氧的環(huán)境，突然有新鮮的氧氣注入，便容易產(chǎn)生氧中毒。

深海里氧氣稀薄，為了生存，生物不得不為了適應(yīng)環(huán)境而緩慢進(jìn)化。比如盡量減少活動(dòng)或者干脆不動(dòng)，長(zhǎng)期蟄伏，以減少身體對(duì)氧氣的需求。所以盡管深海里環(huán)境惡劣，還是有不少生物頑強(qiáng)地生存了下來(lái)。隨著海洋中二氧化碳濃度的上升，海水的氧含量會(huì)不斷降低，這使深海生物的“呼吸”變得更為困難，繼而，它們的覓食、躲避掠食者以及繁衍后代也會(huì)變得更為艱難。

生物學(xué)家布魯爾說(shuō)：“一旦海水中氧氣和二氧化碳的含量達(dá)到一個(gè)危險(xiǎn)的水平，海洋生物在低氧和高濃度二氧化碳海水中面臨的威脅就好比人類在損壞了的潛水艇中要遭受的一樣。我們現(xiàn)在的工作就是幫助海洋生物界定這個(gè)危險(xiǎn)的水平，使其面臨的危害能夠被測(cè)定并反映出來(lái)。”

海洋低氧區(qū)或缺氧區(qū)又被稱為海洋死亡區(qū)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)生物難以在低氧或缺氧狀態(tài)下存活。美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校的科學(xué)家們對(duì)海洋低氧區(qū)的擴(kuò)張和收縮研究發(fā)現(xiàn)，氣候的波動(dòng)會(huì)顯著影響海洋生態(tài)系統(tǒng)的宜居性。低氧區(qū)由海洋深處的細(xì)菌制造而成，這些細(xì)菌以海洋藻類為食。當(dāng)海水較暖時(shí)，低氧區(qū)的深度變淺，而細(xì)菌變得更加活躍，帶動(dòng)低氧區(qū)范圍擴(kuò)大；當(dāng)海水變冷，低氧區(qū)則下沉，并隨著細(xì)菌變得“安靜”且面積收縮。

洛杉磯分校大氣和海洋科學(xué)助理教授柯蒂斯·多伊奇說(shuō)：“我們第一次證明了海洋低氧區(qū)對(duì)氣候的微小變化非常敏感，它的深度會(huì)因氣候的波動(dòng)而變化，這些缺氧地帶的面積也會(huì)隨深度的改變而變化。它的擴(kuò)張令人擔(dān)憂。當(dāng)海洋生物無(wú)法從低氧海水中逃脫時(shí)，整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)就會(huì)逐漸滅亡?！?/p>

可是最近，在美國(guó)的一家海灣水族館研究所里，由克雷格·麥克萊恩領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究卻發(fā)現(xiàn)生活在深海里的生物漸漸減少的原因，居然不是因?yàn)檠鯕獾臏p少而是因?yàn)檠鯕獾脑龆?！在南加州海域，曾因?yàn)橐浦擦舜罅亢鹾Ｔ?，而?dǎo)致了許多深海生物的消失。人們以為含氧海藻能夠改善深海生物的生存環(huán)境，卻沒(méi)想到，這反而害了那些生物。含氧海藻是一種能夠制造氧氣的深海植物，并且是普通海藻造氧量的100倍。通常情況下，我們會(huì)認(rèn)為增加了氧氣的深海對(duì)魚類應(yīng)該是一件有益的事，但是千百年來(lái)，那些長(zhǎng)期蟄伏的深海生物，已經(jīng)適應(yīng)了缺氧的環(huán)境，突然有新鮮的氧氣注入，便容易產(chǎn)生氧中毒。

小貼士

不被氧氣毒害的方法只有一個(gè)，那就是迅速改變?cè)械纳盍?xí)慣，改靜止為動(dòng)態(tài)。只有不停地游動(dòng)，才能夠加速呼吸，讓過(guò)量的氧氣排出體外，這樣，過(guò)量的氧氣不但對(duì)它們構(gòu)成不了威脅，反而會(huì)讓它們更加具有活力。所以，生活在深海中的生物很快便會(huì)分為兩種：一種因?yàn)闊o(wú)法改變自己原有的“懶散”的生活習(xí)性而變得無(wú)所適從，甚至被“淘汰”了生命；而另一種則一改往日的靜止而快速行動(dòng)起來(lái)，因?yàn)檫m應(yīng)了由大量氧氣注入的新環(huán)境而變得“如魚得水”?？死赘瘛溈巳R恩最后得出結(jié)論：不是氧氣害了那些深海生物，而是它們自己的懶惰習(xí)性。

另外，科學(xué)家們也曾思考過(guò)氧氣并不是維系現(xiàn)代復(fù)雜生命生存的主要物質(zhì)。他們從1998年到2008年的10年間，進(jìn)行了3次海洋勘測(cè)，抵達(dá)地中海3000米以下極端惡劣環(huán)境中尋找生命跡象。最終，在位于希臘南部海域拉塔蘭特海盆發(fā)現(xiàn)了一種奇特的后生動(dòng)物。它可以生存于持續(xù)缺氧狀態(tài)下，也不需要新陳代謝后的含氧物質(zhì)。海盆形成于550萬(wàn)年前礦物質(zhì)沉積的洪流中，里面濃密的含鹽鹵水層厚達(dá)60多米。這個(gè)鹵水層相當(dāng)于自然障礙，可以阻止海水和沉積物質(zhì)之間的氧交換作用，使海盆完全不存在氧氣。

許多后生動(dòng)物都能容忍缺氧狀態(tài)，但持續(xù)時(shí)間并不長(zhǎng)。這種后生動(dòng)物是鎧甲門物種之一，體長(zhǎng)不足1毫米，主要生活在海底沉積物中，目前科學(xué)家尚未對(duì)這一動(dòng)物進(jìn)行命名。這一新物種與其他后生動(dòng)物有著根本性區(qū)別，在它體內(nèi)沒(méi)有線粒體，線粒體細(xì)胞能夠使用氧氣和糖生成細(xì)胞所需的能量。它非常類似于氫化酶體，氫化酶體通過(guò)一些單細(xì)胞屬真核細(xì)胞產(chǎn)生能量，期間無(wú)需氧氣供給。研究人員稱，棲息于有毒海盆的這種鎧甲門物種是世界上第一種無(wú)需氧氣生存的動(dòng)物，并且能夠適應(yīng)厭氧代謝?？茖W(xué)家將重新審定動(dòng)物的生存方式，進(jìn)一步分析它們的進(jìn)化過(guò)程。