「文革」時期最流行的革命歌曲之一《大海航行靠舵手》中,有一句至今還經常被引用的歌詞:「萬物生長靠太陽」。如果當時有人膽敢質疑它,不僅要犯政治錯誤,恐怕還要被視為缺乏科學常識。沒有陽光,植物就不能生存;沒有植物,就不會有草食性動物;沒有草食性動物,就不會有肉食性動物。
所以所有的動植物都直接或間接地依賴陽光而生存。
用生態學的術語來說,陽光是能源,植物是生態系統中利用能源的生產者,而動物則是消費者。一個生態系統離不開陽光和植物,正如一個社會不能沒有能源和生產者。一位學植物學的網友在一篇文章中就這麼說:「所以地球上任何生態系統中的主人,其實都是植物,沒有它們合成有機質,其他一切生物都生存不了。說得再明白點:離開了動物,植物照樣可以活下去;離開了植物,動物卻完全無法活下去。」
有些讀者可能會想到,有一些地方終年不見天日,雖然那裡沒有植物,但是有動物。例如在某些黑暗的溶洞的溪流中,生活著穴魚,一生不見陽光,眼睛完全退化了。但是它們的食物是從陽光世界漂流來的動物和植物,那個黑暗世界並非自給自足。
另外一個更黑暗也更廣闊的世界是深海。照射到海上的陽光,將會被海水吸收,越深處的海水,能得到的陽光越少。有一部分陽光能夠穿透到海面以下200米,但是量已少到不足以讓植物進行光合作用了。而到了海面以下1000米,就幾乎沒有陽光了。在陽光稀少甚至完全沒有的深海,是沒有植物的。但是卻生活著眾多的動物。在海洋最深處也不例外:1960年,美國科考隊員乘深海潛艇首次下到了世界最深處——1萬多米深的馬裡亞納海溝底部,居然看到一條魚和一隻蝦在遊動。這又是怎麼回事呢?
深海裡的許多動物其實並非深海的永久居民。它們夜間會遊到淺海進食(比如吃浮遊植物),太陽升起後再躲回到更安全的深海。有些深海動物則是來自淺海的捕食者,例如抹香鯨有時能潛到水深2000米處追捕大烏賊。許多深海的永久居民(例如深海海底的海星、海膽)的食物實際上也來自淺海——從上面掉下來的食物碎屑,例如淺海動物的糞便和屍體,最終還是來自浮遊植物和其他植物光合作用的產物。如此說來,即便是暗無天日的深海,也是「萬物生長靠太陽」的了?
1977年,當中國剛剛結束「文革」的時候,美國科學家潛到厄瓜多西邊加拉帕戈斯裂谷水深2500米處,在那裡發現了海底溫泉——深海熱液口。它們是海底火山活動的結果,是意料之中的:海水從地殼裂縫滲入,被巖漿加熱,同時溶解了一些礦物質。這些溫度能達380攝氏度的熾熱海水從一些出口像間歇泉一樣從地底下噴射回來,與周圍冰冷的海水接觸,溶解的礦物質沉澱了下來,在出口形成了「黑煙囪」。完全出乎意料的是,就在這些溫泉周圍,生活著豐富的動物群:長度超過兩米的巨型管蟲、軟體動物、海葵、蛞蝓、螃蟹、蝦、魚等等。
在這個特殊的環境中生活,需要能耐高溫,例如巨型管蟲能夠忍受80攝氏度的水溫。需要能忍受從地底噴射出來的硫化氫(臭雞蛋氣體)、重金屬等對其他動物致命的物質。還需要能對付強酸環境,那裡的海水的pH值低於3,比醋還酸,所以那裡的軟體動物沒有殼——由碳酸鈣組成的殼會被酸溶解掉。那裡的海水產生的巨大壓力能達到海平面氣壓的1000倍,所以動物身體不能有任何含空氣的組織,否則將會被壓扁。
但是最意外的是:這是一個不依賴陽光的自給自足的生態系統。維持生態系統的能源正是「有毒氣體」硫化氫,其生產者是某些能耐100攝氏度以上高溫的化能自養型細菌。硫化氫不斷地從熱液口噴出,與海水中的氧發生反應,釋放出能量,細菌就利用這些能量將二氧化碳合成有機物。有的動物,例如軟體動物,就以細菌為食。有的動物,例如巨型管蟲,則與細菌共生,細菌長在管蟲的組織中,管蟲吸入硫化氫、氧、二氧化碳供細菌利用,細菌排出的代謝廢物成為管蟲的食物,管蟲排出的廢物則又成為蟹、蝦的食物。當然,還有些動物,例如魚類,是靠捕捉其他動物為生的。
自1977年以來,在世界許多地方都發現了深海熱液口生物群落,那裡的生物絕大部分都是從未發現過的新物種,平均每10天就會發現一個新物種。但是到現在只有1%的海底被考察過,我們對那裡的生物仍然幾乎一無所知。有研究人員估計,可能有多達1億種物種生活在深海,比地球其他地方的所有物種都多。沒有陽光的生命世界一點都不比陽光世界遜色。
深海熱液口的動物和細菌並非完全不需要來自「上面」的東西:它們不能沒有氧氣,而氧氣乃是植物光合作用產生的。所以,那裡的生命終究還是依賴陽光的。