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科學(xué)家表示，他們乘坐深海潛水器在海洋中巡航，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)未被發(fā)現(xiàn)的生態(tài)系統(tǒng)馬洛·史達(dá)琳
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Scientists exploring the hadal zone between Russia and Alaska say they discovered the deepest known ecosystem, capable of sustaining life without sunlight.
Institute of Deep-sea Science and Engineering/Chinese Academy of Sciences (IDSSE, CAS)
探索極端深度的海洋研究人員表示，他們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)驚人的化學(xué)合成生命深海生態(tài)系統(tǒng)，其燃料來自海底裂縫中逸出的氣體。根據(jù)一項(xiàng)新的研究，探險(xiǎn)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)甲烷的微生物和海洋無脊椎動(dòng)物，它們?cè)陉柟庹丈洳坏降膼毫訔l件下安家。
地球化學(xué)家夢(mèng)然·杜在她的潛水任務(wù)還剩30分鐘時(shí)，決定探索位于俄羅斯和阿拉斯加之間的海溝的最后一段，位于海洋表面以下約5800至9500米(19000至30000英尺)的所謂哈達(dá)爾區(qū)。她說，她開始注意到“神奇的生物”，包括各種蛤蜊和管蟲，它們從未被記錄在如此深的海底。
杜偶然發(fā)現(xiàn)了大約2500公里(1550英里)的一段，她的團(tuán)隊(duì)說這是已知最深的生物生態(tài)系統(tǒng)，它們利用化學(xué)化合物甲烷而不是陽光來生存。杜是7月30日發(fā)表的一項(xiàng)研究的合著者，該研究描述了這些發(fā)現(xiàn)在日記里自然.
哈達(dá)爾區(qū)主要由海溝和海槽組成，是地球上一些最深和探索最少的環(huán)境。中國(guó)科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所教授兼研究員杜解釋說，在這些深度，“生命需要一些技巧才能在那里生存和繁衍”。
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成簇的管蟲伸出紅色的觸手順陽網(wǎng)，觸手附近有小型軟體動(dòng)物(白點(diǎn))，在9320米(30580英尺)處。
中國(guó)科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所
其中一個(gè)訣竅在于進(jìn)化出的細(xì)菌生活在蛤蜊和管蟲里。這種細(xì)菌將冷泉中的甲烷和硫化氫轉(zhuǎn)化為宿主動(dòng)物可以利用的能量和食物，冷泉是海底的裂縫，將這些化合物作為液體泄漏出來,允許生物生存 在零日照條件下。
杜說，這一發(fā)現(xiàn)表明，這些群落可能也存在于其他哈達(dá)爾海溝中，這為進(jìn)一步研究這些動(dòng)物能在多深的海底生存提供了機(jī)會(huì)。
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記錄海洋生物的雄心勃勃的努力揭示了866個(gè)新物種，而且還在繼續(xù)
以甲烷為燃料的深海生態(tài)系統(tǒng)在分析了從探險(xiǎn)隊(duì)收集的沉積物樣本后，杜和她的團(tuán)隊(duì)說他們檢測(cè)到了高濃度的甲烷。這一發(fā)現(xiàn)令人驚訝，因?yàn)樯詈３练e物通常含有非常低濃度的這種化合物。
科學(xué)家們假設(shè)，生活在生態(tài)系統(tǒng)中的微生物將沉積物中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳，并將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷——研究人員不知道微生物可以做到這一點(diǎn)。生活在蛤蜊和管蟲體內(nèi)的細(xì)菌用這些甲烷進(jìn)行化學(xué)合成為了生存，杜說:
還有另一個(gè)啟示。科學(xué)家們以前認(rèn)為化能合成群落依賴于從海洋表面落到海底的有機(jī)物，如死亡的有機(jī)體和活著的物種的漂流顆粒。但杜說，這一發(fā)現(xiàn)揭示了這些產(chǎn)甲烷的微生物也在創(chuàng)造一種有機(jī)分子的本地來源，較大的生物體如蛤蜊可以利用這些有機(jī)分子作為食物和能量。
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科學(xué)家們?cè)诠_(dá)爾海溝中觀察到了以前未知的物種，包括蛤蜊。
中國(guó)科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所
甲烷作為一種含碳化合物，是碳循環(huán)的一部分。因此，這一發(fā)現(xiàn)也表明哈達(dá)爾海溝在這一循環(huán)中發(fā)揮了比以前認(rèn)為的更重要的作用，杜解釋說。
科學(xué)家們?cè)缇椭?，甲烷以壓縮流體的形式儲(chǔ)存在俯沖帶深處，在那里，構(gòu)造板塊在海底下相遇，最終通過哈達(dá)爾海溝底部的“冷滲漏”釋放出來。現(xiàn)在，杜的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在這樣的深度發(fā)現(xiàn)了化學(xué)合成，他們假設(shè)哈達(dá)爾海溝不僅是水庫，還是甲烷的回收中心。
杜說，這表明“大量的碳留在沉積物中，并被微生物回收利用?！笔聦?shí)上，科學(xué)家已經(jīng)最近估計(jì)哈達(dá)爾區(qū)的沉積物比周圍的海底多吸收70倍的有機(jī)碳。鑒于甲烷和二氧化碳是大氣中推動(dòng)全球變暖的兩種主要溫室氣體，這些所謂的碳匯對(duì)我們的星球至關(guān)重要。
對(duì)深海生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)一步研究化學(xué)合成群落本身對(duì)科學(xué)來說并不陌生。之前的研究沒有參與這項(xiàng)新研究的馬薩諸塞州伍茲霍爾海洋研究所的深海生態(tài)學(xué)家約翰娜·韋斯頓說:“這暗示著它們有可能在如此深的海底生存?！?。然而，她對(duì)CNN說，她對(duì)最近發(fā)現(xiàn)的范圍印象深刻。
小組成員韋斯頓說，在一個(gè)生物多樣性普遍喪失的時(shí)代，這一發(fā)現(xiàn)凸顯了新技術(shù)的重要性，這種技術(shù)可以承受深海環(huán)境中的高壓，以記錄未發(fā)現(xiàn)的生物積極探索阿根廷近海的深海。
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首次發(fā)現(xiàn)甲烷驅(qū)動(dòng)的海蜘蛛在海底爬行
她補(bǔ)充說，盡管哈達(dá)爾海溝很偏遠(yuǎn)，但它們并不是完全孤立的。韋斯頓和她的同事發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新物種在2020年，在馬里亞納海溝命名為Eurythenes plasticus 在它的腸道里發(fā)現(xiàn)了微塑料纖維。在波多黎各附近的韋斯頓新發(fā)現(xiàn)的等足類動(dòng)物它專門吃馬尾藻，馬尾藻是大西洋中一種豐富的海藻，可以在短短40小時(shí)內(nèi)沉入海底?！吧詈Ｅc海面上發(fā)生的事情有著密切的聯(lián)系，”她說。
對(duì)深海生態(tài)系統(tǒng)的研究只有幾十年的歷史，新發(fā)現(xiàn)的技術(shù)正在改進(jìn)。但杜補(bǔ)充說，重要的是不同國(guó)家和科學(xué)學(xué)科在未來的努力中進(jìn)行合作。這全球哈達(dá)爾勘探計(jì)劃由聯(lián)合國(guó)教科文組織(UNESCO)和中國(guó)科學(xué)院(Chinese Academy of Sciences)共同領(lǐng)導(dǎo)，旨在通過建立一個(gè)來自多個(gè)國(guó)家的深?？茖W(xué)家網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
杜希望她和她的團(tuán)隊(duì)能夠通過研究這些物種如何適應(yīng)如此極端的深度來了解更多關(guān)于哈達(dá)爾海溝生態(tài)系統(tǒng)的信息。
“盡管我們認(rèn)為哈達(dá)爾海溝是一個(gè)非常極端的環(huán)境順陽網(wǎng)，但最惡劣的環(huán)境……(化能生物)也能在那里快樂地生活，”杜說。
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