冷泉生物群和热液生物群是一样的吗

海底是“漏”的。除了冰冷的海水往下向海底的岩层或沉积物中渗漏以外,不同温度、不同成分的流体也会从海底以下的地层中向海水中喷逸。当流体成分以碳氢化合物(甲烷或其他高分子量碳氢气体)、硫化氢或二氧化碳为主,并且温度与海水相近时,就被称为冷泉;当流体富含各种金属元素和气体组分,并且温度明显高于周围海水的温度时,便是所谓的热液。有趣的是,在这些流体喷出的地方,往往发育了茂盛的冷泉或热液生物群落。然而,由于环境的制约,冷泉生物群和热液生物群既有相似之处,也有着显著的不同。

以微生物为例,生活在冷泉和冷泉环境中的微生物大多是化能自养微生物,它们依靠化学反应获取能量并合成有机质。因此,形象地说,它们都是依靠“吃”流体中的化学物质生存的。由于冷泉流体和热液流体中通常都含有大量的甲烷,因此,既能在冷泉环境也能在热液环境中发现甲烷氧化菌。有意思的是,在冷泉环境中,这些甲烷氧化菌必须与硫酸盐还原菌组成一个“共生体”才能够发挥作用,双方离开彼此均不能存活。它们或构成球状,或构成圆柱状,通常是甲烷氧化菌的细胞群被硫酸盐还原菌群完全或部分地包裹住。平均来说,甲烷氧化菌与硫酸盐还原菌数量的比例为1:2。

冷泉中的贻贝和虾

与冷泉流体化学组成不同的是,热液流体中富含多种金属离子或氢气等。因此,在热液环境中,很多微生物会以金属离子或氢气等为“食”,许多氢氧化菌、铁氧化菌、铁还原菌或锰氧化菌等能够在这里自在地生活。

当然,温度也是影响热液和冷泉微生物类群差异的一个主要因素。由于高温的影响,海底热液环境中居住着许多喜好“炎热”的“居民”,它们就是人们常说的嗜热微生物和超嗜热微生物。

与微生物相似,冷泉动物群和热液动物群既有相似之处,也有明显的差异。目前已经发现的冷泉动物物种超过210种,而热液动物物种则更是超过了500种。其中,管状蠕虫、贻贝、帽贝、蛤、虾、蜗牛、腹足类动物等是热液或冷泉环境中常见的原住民。多毛类、螃蟹、海葵、藤壶、海绵、棘皮动物等也常栖息于热液或冷泉环境中。

热液中的管状蠕虫
冷泉中的管状蠕虫
热液中的蟹

尽管在热液和冷泉环境中都有管状蠕虫、贝类等动物的踪迹,但它们在生物分类学上却隶属于不同的种属,在生理特性上也有很大的差异。以管状蠕虫为例,热液环境中生活的管状蠕虫,最快每年可以长0.8米,被认为是地球上生长速度最快的动物之一,其管体的长度最长可以达到3米。相比之下,生活于冷泉环境中的管状蠕虫,则生长非常缓慢,它们要活到250岁才长到2米长!如此“高龄”,即便对于地球上其他“长寿”动物而言,也实属罕见。

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