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哈爾濱工程大學(xué)研發(fā)的“悟空”號全海深A(yù)UV，創(chuàng)造了超萬米深度下潛。圖片｜搜狐新聞

1.深海平原位于海底5000米，環(huán)境極端，陽光無法到達(dá)，難以進(jìn)行勘探。

2.新科技的發(fā)展，給深海探索帶來了新的可能性。2020年，法國開發(fā)出了能潛至6000米深海的全自動(dòng)潛水器，如此先進(jìn)的設(shè)備世界上僅有4臺。

3.海底勘測站也能為科研提供豐富的數(shù)據(jù)。勘測站既有有線的，也有全自動(dòng)的。

4.未來科研的目標(biāo)是加深人類對海底動(dòng)植物的了解。畢竟，深海平原獲得的樣本中有高達(dá)90%的遺傳物質(zhì)來自未知生物。

5.水下5000米的深海平原，陽光無法到達(dá)，水溫只有2℃，壓強(qiáng)極大，可即使在如此極端的環(huán)境中，仍有魚類、海參、海星、海膽、蠕蟲等多種生物繁衍生息。不過，由于海面生成的有機(jī)物只有1%能到達(dá)深海，可供生命汲取的養(yǎng)分十分稀缺，每個(gè)物種的種群數(shù)量很少。為什么生存條件惡劣的深海有如此豐富的生物多樣性？這一問題至今尚無人能解答。

在荒漠般的深海，也有一片片的“綠洲”——海底峽谷、山巒、熱泉都能孕育生命。海底熱泉附近的環(huán)境條件尤為特殊：水溫高達(dá)上百攝氏度、酸性高、溶解的氧氣少，但甲烷和硫化氫含量卻不低。水中的細(xì)菌會(huì)將這些化合物氧化，產(chǎn)生能量和有機(jī)物，供海底動(dòng)物利用。海底熱泉周圍發(fā)現(xiàn)的動(dòng)物種類和數(shù)量特別多，有巨型貽貝、巨型管蟲、毛腹足動(dòng)物，還有成群的蝦。

人類探索深海的歷史有多久？

深海探索的歷史，要從首次深海載人下潛說起。1969年，法國海洋開發(fā)研究院的潛水器“西安納”號啟航深海。1977年，人類首次發(fā)現(xiàn)海底熱泉。1984年，法國研發(fā)出了能下潛至6000米的“鸚鵡螺”號潛水艇，代表著深海探索史上的重大突破?？碧胶５撞粸槿酥拿鼐?，載人潛水器如今仍然是最主要的工具。

現(xiàn)在，科學(xué)家們還擁有了一項(xiàng)新型武器——無人潛水艇。最早的遙控潛水器（ROV）于21世紀(jì)初問世，需要有一條線纜與水面上的船只連接，由操作員遠(yuǎn)程控制。不過如今已有了全自動(dòng)潛水器（AUV）。2020年，法國開發(fā)出了能潛至6000米深海的AUV，如此先進(jìn)的設(shè)備世界上僅有4臺，能對海底進(jìn)行大面積的影像拍攝和地圖繪制。未來，法國海洋開發(fā)研究院將在AUV上安裝海底生物幼蟲收集器，因?yàn)閷τ谏詈Ｉ锏母鞣N生命周期，科學(xué)家最缺乏了解的就是幼蟲階段。

新設(shè)備是否加深了人類對深海的認(rèn)識？

深海生物，尤其是生活在海底熱泉的生物，早已適應(yīng)了極端的生存條件，高壓、高溫、酸性、富含有毒硫化氫的海水對它們而言“不在話下”?；?、制藥、食品加工等許多與生物技術(shù)相關(guān)的行業(yè)都對這些生物分泌的化學(xué)物質(zhì)十分感興趣。比如，有些蠕蟲能分泌具有抗生素作用的化合物。還有一些深海細(xì)菌能通過發(fā)酵產(chǎn)生氫氣，在未來的能源轉(zhuǎn)型中或許能派上大用場。

的確，過去10年，海底勘測站收集的數(shù)據(jù)給科學(xué)家?guī)砹撕艽蟮膸椭?。這些勘測站是安裝在海床上的永久設(shè)施，分為兩類。第一類是全自動(dòng)勘測站，靠電池供能，需要每年定期維護(hù)、提取數(shù)據(jù)。第二類是有線勘測站，成本高昂，但是可以實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。在東太平洋、北大西洋亞速爾群島海底的勘測站安裝在熱泉附近 ，能持續(xù)對海底生物進(jìn)行拍攝，并收集各類環(huán)境參數(shù)。

海底勘測站由于能進(jìn)行不間斷的數(shù)據(jù)采集，能揭示海底生態(tài)系統(tǒng)的神秘機(jī)理，比普通的科考勘探項(xiàng)目優(yōu)越許多，代表著海洋科學(xué)的一大進(jìn)步?？睖y站發(fā)現(xiàn)，亞速爾群島海底熱泉附近的貽貝群體歷經(jīng)10余年仍保持著驚人的穩(wěn)定性，還反映了潮汐對深海生態(tài)系統(tǒng)的影響規(guī)律。

環(huán)境DNA分析，指對生物體在環(huán)境中留下的殘余DNA進(jìn)行分析和物種辨別。這一手段在海洋研究中似乎使用率越來越高了？

幾年前，法國海洋開發(fā)研究院的深海平原探測項(xiàng)目率先采取了環(huán)境DNA分析手段研究深海生物，統(tǒng)計(jì)深海生物種類。最終統(tǒng)計(jì)出的物種數(shù)量遠(yuǎn)超先前僅靠觀測得出的結(jié)果。但深海溫度低，有利于DNA的保存，這使研究人員無法判斷采集的DNA究竟來自現(xiàn)存的生物，還是遺骸殘?jiān)?/p>

環(huán)境DNA分析的另一個(gè)局限性在于，由于人類對深海生物本來就知之甚少，采集的部分DNA無法與已知物種“對號入座”——深海平原獲得的樣本中約有90%的遺傳物質(zhì)來自未知生物。國際生物DNA條形碼項(xiàng)目正努力擴(kuò)大人類已知物種的DNA庫，以期克服這一難關(guān)。

既然人類對深海生物幾乎一無所知，該如何判斷深海采礦可能會(huì)造成的環(huán)境影響？

我們對深海采礦可能造成的環(huán)境影響了解不足。最主要的未知數(shù)是采礦影響的區(qū)域范圍大小。采礦的揚(yáng)塵會(huì)在垂直方向擴(kuò)散，最終沉積到海底，但擴(kuò)散得多遠(yuǎn)則不得而知。此外，如前文所述，深海平原是許多稀有物種的棲息地，它們的種群數(shù)量極少，且發(fā)育周期尚不為人類所知。因此，無法判斷它們的種群再生能力以及在生態(tài)系統(tǒng)中扮演的角色。它們完全有可能因采礦活動(dòng)而滅絕。

深海的生態(tài)系統(tǒng)是非常獨(dú)特的，極端的環(huán)境孕育著豐富的生物資源。

在富含多金屬結(jié)核物的克拉里昂—克里帕頓斷裂帶，比利時(shí)的全球海洋礦物資源公司進(jìn)行了一次礦產(chǎn)試開采，如今正在通過MiningImpact項(xiàng)目評估開采活動(dòng)對環(huán)境產(chǎn)生的影響。但是判斷在數(shù)千平方公里范圍內(nèi)大規(guī)模采礦引發(fā)的長期影響，現(xiàn)在尚無法實(shí)現(xiàn)。

不過，深海的總生物量并不大，即使被采礦活動(dòng)危及，也不會(huì)擾亂碳循環(huán)等宏觀生物地球化學(xué)循環(huán)。最終，碳物質(zhì)仍會(huì)沉淀到海底，被細(xì)菌分解，而我們已知采礦不會(huì)對細(xì)菌群體造成長期性的破壞。既然如此，保護(hù)生物多樣性是否有某種內(nèi)在價(jià)值呢？這是未來需要我們思考的問題。

深海生物資源關(guān)乎人類未來

按理說沒有人去水下3500米以下的地方生活，因?yàn)檫@個(gè)深度面臨極端的生存條件。由于上面有大量的水，壓力達(dá)到350千克/平方厘米；沒有光；溫度平均為2攝氏度，但在熱液噴口的出口處可以達(dá)到400攝氏度，這些水因接觸海洋地殼下巖漿而加熱……然而，在這片占地球表面一半的深海平原上，生命比比皆是。

報(bào)道稱，人類迄今只探索了百分之幾的海底，卻發(fā)現(xiàn)了魚類、細(xì)菌、章魚和無脊椎動(dòng)物等生物。一些微生物憑借化能合成在那里生存，化能合成取代了只有在有光的情況下才能進(jìn)行的光合作用。

法國西布列塔尼大學(xué)海洋生物學(xué)教授維亞內(nèi)·皮舍羅解釋說：“這些被稱為化能無機(jī)營養(yǎng)生物，從存在于海底的礦物元素——比如鐵——中產(chǎn)生能量?！?/p>

此外，圍繞著這些生物已經(jīng)創(chuàng)造了一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)。例如，龐貝蟲生活在太平洋熱液噴口附近，在它建立的管道中與細(xì)菌共生。這種動(dòng)物可以承受高達(dá)80攝氏度的高溫，這要?dú)w功于構(gòu)成1厘米厚的絕緣層的細(xì)菌，而這些細(xì)菌以蠕蟲背部分泌的黏液為食。龐貝蟲的基因序列已經(jīng)出現(xiàn)在法國海洋開發(fā)研究所和德國化學(xué)企業(yè)巴斯夫公司申請的大約20項(xiàng)專利中。龐貝蟲及其細(xì)菌已被用于護(hù)膚面霜。

不僅是美妝公司對深海遺傳資源感興趣。2018年，瑞典和加拿大的研究人員統(tǒng)計(jì)了與海洋遺傳資源有關(guān)的專利申請。這項(xiàng)研究的主要作者、斯德哥爾摩環(huán)境恢復(fù)中心研究員羅伯特·布瓦夏克解釋說：“在這個(gè)數(shù)據(jù)庫中，我們確認(rèn)了與深海和熱液噴口系統(tǒng)相關(guān)的91個(gè)物種的1600多個(gè)基因序列?！?/p>

法國海洋開發(fā)研究所研究員索菲·阿諾·昂說：“所有這些能夠生活在極端環(huán)境中的嗜極生物都是工業(yè)界非常感興趣的，工業(yè)的生產(chǎn)過程使酶和其他細(xì)菌處于高溫、高壓和缺氧狀態(tài)。這些深海生物或其衍生物可用于食品工業(yè)、美妝產(chǎn)品、生物燃料等?！睕r且獲取這些遺傳資源幾乎是免費(fèi)的，就目前而言是這樣。

那么，他們是如何獲取龐貝蟲的脫氧核糖核酸（DNA）并申請專利的呢？西布列塔尼大學(xué)微生物學(xué)教授穆罕默德·熱巴爾解釋說：“這很簡單，深海生態(tài)系統(tǒng)生物學(xué)和生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的研究人員從海底采集的樣本中分離出微生物，并對其DNA進(jìn)行測序。但是要在科學(xué)期刊上發(fā)表關(guān)于這些微生物的文章，就必須將DNA提交到數(shù)據(jù)庫，比如美國國家生物技術(shù)信息中心。在那里，這個(gè)DNA就會(huì)變成公開的?！?/p>

大公司的研究人員可以訪問這些DNA數(shù)據(jù)，根據(jù)他們的目標(biāo)進(jìn)行深度處理，只提取他們需要的信息，然后提交專利申請。

但這些遺傳資源究竟屬于誰呢？法國拉羅謝爾大學(xué)海洋法教授布勒昂·吉尤說：“到目前為止，海洋遺傳資源可以自由獲取，不屬于任何人。但事實(shí)上，只有少數(shù)幾個(gè)國家擁有探索和利用這些資源的技術(shù)，包括美國、中國、俄羅斯、法國、德國和日本。”

◎ 來源|綜合參考消息、創(chuàng)瞰巴黎