[科普中国]-热泉喷口

海底热泉是指海底深处的喷泉，热泉的喷口区具有高温、高硫化氢、低含氧量、低pH的环境条件。

特征热泉喷口附近温度非常高，可达到300 ℃以上，而且又有大量的硫化物、CH4、H2和CO2等，与地球形成时热泉喷口区具有高温、高硫化氢、低含氧量、低pH的环境条件，而且波动又特别大，喷口时而还冒出有毒的金属硫化物沉淀。能够适应这种环境的生物种类并不多，热液区90%以上的物种是这类生境特有的物种，生物数量多、物种多样性不高是热液区的一大特点。

热泉喷口的生物深海热泉泉口附近均会发现各式各样前所未见的奇异生物，包括大得出奇的红蛤、海蟹、血红色的管虫、牡蛎、贻贝、螃蟹、小虾，还有一些形状类似蒲公英的水螅生物。即使在热泉区以外像荒芜沙漠的深海海底，仍出现了蠕虫、海星及海葵这些生物。

海底热液区的环境非常特殊。热泉在冒出地面时，在出口处形成了类似烟囱外形的石柱，而从烟囱当中涌出的热液温度很高，最高可达400°C。在热液的出口区有大量的硫化氢。如此高温高浓硫化氢的环境，本应杀死不少常识范围内的生物，可相反，热液喷口的生物们却需要这样的环境来养活。这主要得益于大量在这里生活的能氧化硫的细菌。这些细菌能够氧化热液当中的硫化氢并获得能量，然后还原二氧化碳，将其转变为有机物质。

生活在热泉喷口的蠕虫1988年，美国科学家在研究太平洋西北部的热泉喷口时，发现了一群刚毛蠕虫——海鳞虫，这种虫子的牙齿看起来像一只强壮鹦鹉的喙和一台割草机的组合体。起初，科学家们认为海鳞虫是凶猛的食肉动物，用其有力的牙齿咬住猎物，将猎物撕成碎片。然而，海鳞虫的牙齿的功能更像是谷物联合收割机，哗啦哗啦地“收割”生活在热泉喷口附近密集的细菌“地毯”和单细胞生物。它们那可怕的嘴可由内向外翻转，这样更易捕获猎物。庆幸的是，它们只有2到3厘米长，伤害不了人类。

在光线根本无法到达的深海热泉，海鳞虫附近的生态群落不能通过光合作用获取能量，因此，只能从热泉的化学过程中获得所需物质。因此，除了收割猎物，剩余的其他时间，海鳞虫过着一种简单的生活，以生活在自己背鳞之间的共生菌为食。共生菌能利用热泉口水流中的矿物质，为海鳞虫提供营养和能量1。

不排粪便的蠕虫20世纪70年代，科学家们在美国东南部海底发现了一系列的热泉喷口，那里的温度高达几百摄氏度，带有丰富矿物的水从海底流出。此外，他们还发现了一个全新的生态系统。其中一种主要的生物是长达3米，身体为红白两色的蠕虫，它们大规模聚集在泉口周围生活。

蠕虫身居长管里，它们带有许许多多毛的嘴巴则在热水中荡漾。这些毛显现出红色，这是由于血红蛋白的含量较高，使得在热泉周围生活的蠕虫更容易吸收氧气。而围绕着蠕虫的管由糖类物质和蛋白质组成，可保护蠕虫的柔软身体不受高温喷泉和高强度化学物质的影响。

蠕虫的内部解剖结构和外部结构一样不寻常。管状蠕虫的营养体是一种含有细菌的特殊器官，而细菌与蠕虫是共生的，细菌能将蠕虫所吸收的氧气和热泉中的矿物质转换成能量。蠕虫最奇怪的一个特点是，它们身体上缺少一个开口来排出废物。事实上，它们不会生产许多废弃物，而所生产的一点废弃物都储存在体内——也就是说，它们从来没有大便过。

铁鳞蜗牛有一种蜗牛叫铁鳞蜗牛，生活在高温的海底热泉喷口处而进化，浑身被金属包围，称作钢铁蜗牛，粉丝部分是它们的身体。

生命起源 - 热泉生态系统生命的起源可能与热泉生态系统有关，这是20世纪70年代以来，部分学者提出的观点。20世纪70年代末，科学家在东太平洋的加拉帕戈斯群岛附近发现了几处深海热泉，在这些热泉里生活着众多的生物，包括管栖蠕虫、蛤类和细菌等兴旺发达的生物群落。这些生物群落生活在一个高温（热泉喷口附近的温度达到300 ℃以上）、高压、缺氧、偏酸和无光的环境中。首先是这些化能自养型细菌利用热泉喷出的硫化物（如H2S）所得到的能量去还原CO2而制造有机物，然后其他动物以这些细菌为食物而维持生活2。迄今科学家已发现数十个这样的深海热泉生态系统，它们一般位于地球两个板块结合处形成的水下洋嵴附近。热泉生态系统之所以与生命的起源相联系，主要基于以下的事实：

（1）现今所发现的古细菌，大多都生活在高温、缺氧、含硫和偏酸的环境中，这种环境与热泉喷口附近的环境极其相似；

（2）热泉喷口附近不仅温度非常高，而且又有大量的硫化物、CH4、H2和CO2等，与地球形成时的早期环境相似。由此，部分学者认为，热泉喷口附近的环境不仅可以为生命的出现以及其后的生命延续提供所需的能量和物质，而且还可以避免地外物体撞击地球时所造成的有害影响，因此热泉生态系统是孕育生命的理想场所。但另一些学者认为，生命可能是从地球表面产生，随后就蔓延到深海热泉喷口周围。以后的撞击毁灭了地球表面所有的生命，只有隐藏在深海喷口附近的生物得以保存下来并繁衍后代。因此，这些喷口附近的生物虽然不是地球上最早出现的，但却是现存所有生物的共同祖先。

本词条内容贡献者为:

郝庆菊 - 副教授 - 西南大学