[科普中国]-深海生物

深海生物指生活在大洋带以下的生物。深海地区终年黑暗，阳光难以透入，盐度高，压力大，水温低而恒定，动物种类和数量非常贫乏，且大多属碎屑性动物，只有少量肉食性动物。深海生物按生活方式可分为浮游生物、游泳生物、底栖生物三大类。1

介绍生活在水深超过1000米处的海洋生物。包括微生物、无脊椎动物和鱼类等。通常认为随着水深的增加，水生动物的数量会急剧减少，实践证明这种规律在许多海区是存在的，但并非绝对化，相反在世界海洋的深海区有形成鱼类高度集群的生物基础。并且在深海的热液喷口处有以化能自养细菌为初级生产者的生物群落存在，其中大部分是特有种。1

深海环境特点深海一般指1000m以下的海洋，平均深度达3800m，最大深度达6000m以上，此时压力可达60MPa；深海的大部分地方的盐度与海水相同，为30左右，属于高盐环境；在1000m以下的深海，完全没有太阳光，仅有少量的生物发光和同位素产生的射线。因此，深海环境一般为黑暗、低温、高压、高盐。在深海的热液喷口处有特殊的高温区域存在。2

生物类型深海生物按其生活方式可分为浮游、游泳和底栖三大类。1

浮游生物由细菌、原生动物、腔肠动物、甲壳动物、毛颚动物等的一些种类组成，种类和生物数量均较少。生物数量通常随水深增加而明显降低。深海浮游动物多为杂食或肉食性。1

很多海洋浮游动物都有昼夜垂直迁移的习性，通常这种现象表现为夜间上浮至上层或者表层摄食，而白天下沉至数十米至数百米不等的海洋深处。浮游动物夜晚在表层摄食浮游植物，白天下沉到深层后，其自身呼吸代谢、排泄物和被更高营养级动物捕食都导致它们是上层有机碳往深层输送的一个重要途径。3

很多大型的桡足类存在季节性垂直迁移现象，这种现象往往伴随着个体的发育过程，例如北太平洋亚极地海区的一些大型哲水蚤会在上层海洋摄食和生长，待个体成熟后下沉到数百米的深海交配和产卵，并且不会再次上浮到海洋上层;而极地海区的一些种类则要经历数年的发育期才能够成熟，期间会多次经历季节性垂直迁移过程，因此这种垂直迁移又被称为“个体发育垂直迁移”。例如，在北太平洋亚极地海区，几种优势的新哲水蚤和真哲水蚤在浮游植物旺发季节（4-7月）会一直停留在海洋上层摄食，随着秋季温度下降和浮游植物生物量的急剧降低，它们逐渐下沉到海洋中层（8-9月），然后冬季会停留在那个深度休眠，而据估计仅其中一种的季节性垂直迁移活动为深海（1000m深度）带来的垂直碳通量贡献就可达到总POC通量的9%之多。与之类似，在北大西洋高纬度海区，春夏季积累了丰富脂类物质的飞马哲水蚤种群会在夏末逐渐下沉到600-1400m的深海中进入休眠，尽管每只哲水蚤平均仅含有200μg的脂类，但由于其拥有极大的种群规模，因此这一季节性垂直迁移意味着巨量的脂类物质下沉到了深海之中。3

游泳生物深海中的游泳生物主要是鱼类，其次为乌贼、章鱼和虾等。1

苏联学者安德列耶采夫和拉斯依深海鱼的起源，将它区分为1次性（原生性）深海鱼和2次性（次生性）深海鱼两大类。1次性深海鱼是指那些古代深海鱼和大洋性深海鱼，该类群的鱼自古以来就一直适应于深海生活，所隶属的科和亚目，由分布面颇广的种类（如角鲛鲸亚目、灯笼鱼目、囊喉鱼目）所构成；而2次性深海鱼又叫陆架性深海鱼，多是较近期（第3纪以后）由大陆架向深海海底迁移来的种类，包括不少浅水鱼，缺乏世界性种类（如鲈形目的杜父鱼科、狮子鱼科、绵矧科、鲥科等科）；1次性深海鱼分布范围较广，世界深海区和底部皆有分布，而2次性深海鱼类分布较窄，多位于与陆架斜坡相邻的大洋底部，外洋底部极少。1

底栖生物深海底栖生物是指生活在深海底部不能长时间在水中游泳的生物，主要包括个体大小在2～40μm之间的微型底栖生物、个体大小在42～1000μm之间的小型底栖生物和个体大小在1000μm以上的大型底栖生物，深海底栖生物量随水深而降低，在水深2000～3000m处底栖生物种类较多，在万米以上的深渊仍有底栖生物，已发现的种类有孔虫、海葵、多毛类、等足类、端足类、瓣鳃类和海参类等。1

深海底栖生物多样性主要存在以下特征：

第一、深海底栖生物的生物量随深度而下降明显，当深度梯度与距海岸的距离相吻合时，尤为明显。在大部分深海底，生物量都小于0.5g/m2（湿重），还不足浅海底栖平均生物量（200g/m2）的1/400。在超深渊带，生物量仅为0.01-0.3g/m2。深海底面积占整个海底总面积的90%以上，但其总生物量仅为海洋底栖生物总量的17%左右，可见其单位面积生物量是很少的。4

第二、深海底栖生物多样性水平很高，是发现新物种的重要地方，即使在4700米深处，每次拖网都可以发现196个大型动物的物种。关于深海底物种高多样性有着不同的解释：有的认为深海环境的长期稳定性导致小生境的分化，每个种有狭窄的生态位；有的认为捕食性的动物不加区别的捕捉被食动物，避免了产生竞争排斥；还有学者认为深海物种多样性水平高是由于水温低而导致生物代谢和生长率低，达到性成熟所经历的时间也长，减少了竞争优势种的出现机会。4

第三、深海（特别是深渊和超深渊）底栖生物种类的土著种的比例很高。有的类别中2/3以上是深海独有种。例如具有钙质外壳的浅水有孔虫在深水被具有蛋白质成分的沉淀颗粒组成的外壳所取代。在浅水区软体的海绵和钙质的海绵，在深水区也多半被具有硅质骨针的玻璃海绵所取代。深海底栖生物还有不少“活化石”种类，如有柄海百合、腕足动物等。4

第四、深海底栖生物有着特殊的环境适应机制。深海底是一种极端环境，一团漆黑、寒冷高压、食物稀少、种群稀少，因此，深海底栖生物有着特殊的适应机制。如，在完全黑暗的水层，有些种类的生物眼睛很小或完全退化，与此相适应的是体色的适应，往往是无色或白色；深海常年低温高压、高二氧化碳含量，使钙的沉淀产生了困难，多数深海生物是柔软的，缺少钙质骨骼。4

价值深海生物资源是海洋生态系统的重要组成部分，对海洋生态系统的形成、维持和发展具有重要作用。1

深海鱼类资源是深海渔业发展的资源基础，在近海渔业资源日益衰退的情况下，深海渔业日益成为海洋渔业发展的重点和方向，目前深海渔业的作业水深已经可以达到3000m。世界深海区域已有7～8科的鱼类被列为捕捞对象，若包括可能捕获的鱼类，则总数可达35科以上，其中16～20科的鱼类已被发现能形成稳定的捕捞对象群。1

目前，在已发现的深海极端环境中蕴藏着的生物资源中最具潜在经济价值的是深海极端微生物。1

深海微生物体内的各种活性物质具有耐高温、耐高压、耐酸碱和耐盐的特性，尤其是一些极端酶，在普通酶失活的条件下仍然能保持较高的活性，它们是环境友好的高效生物催化剂，在工业上有着广泛的的应用前景，可用于特殊要求的化工生产和环保产业。目前，已经有高温聚合酶、糖酶、淀粉酶、蛋白酶等几种极端酶开始工业化生产，并且已经创造了数十亿美元的经济效益。1

由于越来越多的病原菌或病毒对目前的药物产生了抗药性，并且不断产生新的疾病，因此从海洋中筛选新的生物药物成为药物研究开发的重要方向。深海微生物特殊的化学物质结构为当今科学家们筛选新的药物提供了良好的天然化合物，成为新型特效药物、抗肿瘤、抗病毒、降压降脂等药物的来源。1

在海底，由于动物尸体聚集、火山喷发等原因造成有毒物质及硫化物等对陆地生物有害物质的浓度较高，而生存在这里的微生物能分解这些物质并以其为能源繁衍生息，因此，这些生物在清除地球表面的重金属、石油等污染物方面具有重要的应用价值。目前日本科学家已经从深海中筛选到具有较高的石油分解能力的菌株，并已开展了应用研究。1

本词条内容贡献者为:

江松敏 - 副教授 - 复旦大学