1977年，美国“阿尔文号”潜水器，从加拉帕戈斯群岛2500多米深的海底裂谷，带回一组震撼图像——海底耸立着无数“黑烟囱”一样的喷口，都喷射着滚烫的黑烟。“烟囱”周围，还簇拥着数不清的管状蠕虫、贻贝和虾蟹——深海热液生态系统，从此进入人类视野。在深海海底的大洋中脊，地质活动十分活跃，形成了许多裂隙。海水由此渗入地下，在高温、高压环境中被加热到350℃～400℃，并有多种金属和硫化物溶解在内。
当这些海水从海底裂隙再次喷出时，随着水温骤降，其中的重金属和硫化物便会析出，看起来像黑烟。析出物质沉积在喷口附近，渐渐形成了“黑烟囱”。对大多数生物来说，硫化物和重金属都有毒。但海底有一些古菌（比细菌更古老的微生物）、细菌等微生物，专门靠分解这些化学物质为生。而且热液喷出后，很快会被周围海水冷却，几十厘米外微生物就能存活。
由于这里没有阳光，没有进行光合作用的植物，这些利用硫化物合成有机物的古菌、细菌们，就扮演了类似植物的生态角色。热液生态“黑烟囱”以喷射口为中心，按温度分成几圈：最靠近喷射口也最热的区域，是嗜热微生物的地盘；稍远一些的位置，住着耐热的多毛类蠕虫；温度15℃~2℃的外围区域，则栖息着大部分的双壳贝类、管状蠕虫和虾蟹。这些“大型动物”要么以微生物为食，要么与微生物共生。迄今为止，研究者已在全球洋底发现了600多处热液生态区，区域内新发现（命名）的动物至少有540种，其中超过85%是节肢动物、软体动物和环节动物。
几乎每一处的生物构成，都有所不同：东太平洋热液区常见的管状蠕虫，到了大西洋中部就被盲虾替代，而中印度洋又以海葵、腹足动物为特色，南大洋则出现了雪蟹和藤壶。有研究者还以此为依据，把全球热液区给分成了6个生物地理区系。
热液生态如同海底的生命绿洲，却难以长久繁荣。“黑烟囱”可能会坍塌，甚至彻底熄灭，让依赖它生存的所有生物彻底团灭。而在海底的另一处，又会冒出新的“黑烟囱”，渐渐形成新的群落。这些生物是如何在各处群落之间扩散、演化的，还需要更多研究。
来源：中科院物理所
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