海洋中存在著許多我們可以看得見的生物,比如魚、蝦、貝類、大型藻類等,但是也存在著許多我們不了解的生物。
微生物——海洋裡數量最多的生物
海洋中數量最多的生物,不是可以自由自在遊泳的魚類,也不是隨著水流晃動的植物,而是一些我們看不到的微生物。它們的個體非常小,我們用眼睛是很難看到的,必須用顯微鏡才能觀察到它們。1毫升的海水裡大概有100萬個微生物,其中包括了一些微型藻類、真菌、細菌、古菌、病毒等。
微生物中最大的是原生動物,別看它們是有著細胞核的單細胞生物,卻和我們人類一樣,都屬於真核生物。單細胞的藻類都是真核生物,比它們還小的是沒有細胞核的原核生物。它們是海洋裡的生產者,為魚類等消費者提供有機質。其中最小的原綠球藻不到1微米,卻是世界上最小的自養生物。雖然病毒沒有細胞結構,算不算生物都很難說,但它是海洋生態系統的重要組成部分。
怎樣研究「小得不能再小」的微生物?
人們能夠研究「小得不能再小」的微生物,還是要歸功於顯微鏡。許多年前,荷蘭科學家安東·列文虎克通過自製的顯微鏡,第一次真正看見並且描述了微生物,從此為人類打開了通向微生物世界的大門。現在,顯微鏡依然是我們觀察微生物的重要工具,並且,經過了科學技術的不斷革新,顯微技術也有了很大的提升,像透射電子顯微技術和表面螢光顯微技術,就是今天在海洋生物研究中非常重要的手段。
20世紀80年代,人們開始大膽地將流式細胞計數運用到海洋微生物的研究中。這項技術可以在極短的時間內對微生物進行分類整理,使得研究者可以很快地獲得研究需要的數據。20世紀90年代以後,人們又將分子生物技術運用到研究之中,DNA、RNA等先進技術,揭示了海洋中微生物類群種族的豐富性。人們對海洋中的微生物有了更進一步的認識。
隨著醫學研究進入分子水平,人們對基因、遺傳物質等專業術語也日漸熟悉。人們認識到,是遺傳信息決定了生物體具有的生命特徵,包括外部形態以及從事的生命活動等等,而生物體的基因組正是這些遺傳信息的攜帶者。闡明生物體基因組攜帶的遺傳信息,有助於揭示生命的起源和奧秘。在分子水平上研究微生物病原體的變異規律、毒力和致病性,對於傳統微生物學來說是一場革命。
小小的微生物也有大作用
海洋裡存在著數量巨大的微生物族群,它們在海洋生態環境中發揮著非常重要的作用。那麼,這些個頭不大的「小傢伙」又是怎樣發揮作用的呢?
海洋中的微型藻類,比如聚球藻、原綠球藻、球石藻等,它們可以通過光合作用,非常高效地產生有機物,提供給食物鏈上一層的消費者,最終形成豐富的漁業資源。
海洋細菌也扮演著非常重要的角色。細菌作為海洋生物群落的一個重要組成部分,可以作為分解者,分解水中大量的有機質,釋放礦物質,以滿足海洋生物的需要。另一方面,它們也可以吸收有機質,經過食物鏈實現二次生產。通過自身的代謝,細菌還可以將一部分容易吸收的生物炭,轉化為不容易吸收的有機碳。這些有機碳留在了大海中,十分有利於緩解全球變暖的局勢。
病毒雖然名字難聽,但是它卻可以通過對宿主——微型生物的裂解,來改變海洋生態系統的物質流和能量流的方向。每當赤潮爆發,病毒就成了消滅赤潮的「最有力武器」。