生活在450℃海底熱泉旁的大蝦,數量驚人,如何下火鍋?


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生活在450℃海底熱泉旁的大蝦,數量驚人,如何下火鍋?

雖然我們平時開水只能達到100℃,但這只是常壓下水的沸點,如果壓強變大,水的沸點會升高,同理如果壓強降低,它也會變低,一個典型的例子就是在高海拔的地方我們很難煮熟食物。

與高海拔地區相反的就是海底,隨著海洋深度的增加,水的壓強會不斷增加,它的沸點也就不斷升高,所以海水完全有可能超過450℃。

當海水被地熱加熱後,它會形成類似火山噴泉一樣的海底熱泉,這些海底熱泉的溫度就能達到60℃-464℃(根據深度不同溫度不同,464℃是目前發現的最高溫度海底熱泉)。

它就像海底的一個煙囪一樣大多時候呈現黑色,根據噴發所含礦物質的不同,有時候也會呈現其他顏色,比如黃褐色、藍綠色等等。

圖注:海底熱泉的形成

雖然這些海底熱泉溫度往往很高,壓強也很大,但它卻是一些底棲生命的搖籃。超過200米就被判定為深海,陽光幾乎無法進入這些海域,但是這裡的生命不依賴太陽,而是地球自身的熱量。

2012年,英國科學家在一次加勒比海底的探險中,在5000米深處的海底裂谷中發現了一個海底熱泉,它向上方海洋噴射了超過一公里的礦物質黑色射流。

這個海底熱泉最讓人印象深刻的是,在噴口處密密麻麻的生活著成千上萬的“無眼蝦”,每平方米最多達到2000只,圍繞在6米高的礦物塔尖附近,研究人員將這種蝦命名為大西洋噴口盲蝦(Rimicaris hybisae)。

這其實不是第一次發現這種蝦,此前在其他的海底熱泉噴口也發現過它們的近親,不僅是蝦,有時候還會有螃蟹和魚。

圖注:數量龐大的海底蝦

在海底發現相對高級的動物是很神奇的事,但是隨之而來的就是關於這些動物的問題。

比如大西洋噴口盲蝦,它在這裡吃什麼?它們的近親又是如何出現在很遠的地方?吃貨們可能還要問,幾百度的高溫,它們怎麼沒有被燙熟,能不能下火鍋?

大西洋噴口盲蝦的生活

根據在大西洋中脊發現的類似物種,這種蝦的生命很可能開始於海洋深處,而不是依賴於海底熱泉。

科學家推測,雌性蝦在繁殖期會離開噴口,因為“黑色煙囪”可能不是一個繁殖胚胎的好地方。

圖注:這些蝦中間還有一條魚

既然不是在海底熱泉邊上出生,那麼幼蝦就無法得到這些唾手可得的食物,它們的食物來源是淺海陽光世界飄下來的碎屑。

可以說,早期的它們飲食和我們差不多,是以太陽或者光合作用為基礎的食物。

但是成年後,這些蝦就會回到海底熱泉,這時候它們的一切都發生了改變。

首先,它們的眼睛消失了,不過在背上發育出光傳感器,這個感光器可以感受到海底熱泉處發出紅外線,也正是這個功能幫助它在高溫環境下存活下來(後面解釋)。

圖注:大西洋噴口盲蝦差不多3cm長

其次,它們的飲食發生了質的變化,從光合作用變成化學合成飲食。

海底熱泉周圍生活著豐富的嗜熱菌,這些嗜熱菌只基於構成熱泉噴發的金屬,氣體和礦物質進行簡單生活,比如在印度洋收集的嗜熱菌,它們就只需要硫,氫和二氧化碳。

有一種最常見的過程——硫化作用, 很多嗜熱菌會以硫化氫,硫或者硫化鐵等含硫無機物作為基礎,獲取能量和含硫氨基酸。

這些嗜熱菌就像植物一樣,是海底熱泉旁食物鏈的生產者,而大西洋噴口盲蝦則是消費者,甚至已經是該生態系統食物鏈頂端的物種。

在這個競爭不是很激烈的食物鏈裡(估計它們自己內部競爭還是挺激烈的),蝦幾乎不需要捕食,它們在自己的身體上培養嗜熱菌作為食物。

但是,它們是如何抵禦高溫的呢?

雖然它們確實很耐高溫,但是它們更多的不是抵禦而是迴避。

圖注:普通蝦

如何在高溫的噴口處生活?

2015年的時候,有研究小組對這些深海蝦和淺海蝦進行對比,其中主要探索了它們外骨骼的兩種關鍵成分——一種叫做甲殼質和蛋白質(有機物)和種叫做方解石的類骨礦物(無機物),這兩種成分決定了蝦的表現。

事實證明,生活在海底熱泉的深海蝦雖然承受著高溫和高壓,但是它們更脆弱,淺海蝦的外骨骼比深海蝦的外骨骼強約10倍。

當然,這與它們生存的環境有關係,深海蝦外骨骼較軟,但能夠承受極端溫度和壓力;淺海蝦的外骨骼更堅硬,能夠更好地抵禦肉食動物。

就大西洋噴口盲蝦而言,它們可以快速沖入和衝出100°C或更高的溫度中,但如果長時間暴露在39°C以上的水溫下,它們會被煮熟。

它們的光傳感器用途就在於此,通過紅外線來感知水溫的變化,有這個之後,它們變得非常敏感,只要水溫發生變化,它們會迅速移開。

它們的顏色是蒼白色的,被煮熟後也和普通蝦一樣會變紅。

好吧,它們確實可以被下火鍋,估計只是多煮一會兒的事。

只不過,這東西不一定能吃,海底熱泉噴發許多重金屬和對我們而言有毒的物質,估計生活在這裡的大西洋噴口盲蝦“挺毒”的,

想像一下它們自己幼崽都要換個地方生,就知道最好不要隨便吃它們。

圖注:木衛二或許就有類型的海底熱泉

最後

雖然,它們生活在海底熱泉的噴口處,但是溫度並不會太高,因為熱泉出來會被迅速降溫。

這些海底熱泉生命的發現意義十分重大,因為我們可以看到生命可以在極端的環境下活得很好,甚至有著一個和我們完全不同的生態系統。

或許生命真的廣泛存在,至少海底熱泉在太陽系內就不止是地球獨有。