「蛟龍號」的機械手今天(19日)從海底取回的沉積物、水樣,讓國家海洋局海洋二所副研究員劉誠剛忙活了好一陣子。在他看來,通過「蛟龍號」載人潛水器,可以實現深海特殊環境下的精確定位採樣,在採樣的同時獲取環境特徵信息,這對探尋海底世界的科學奧秘,具有特別的意義。
劉誠剛說,傳統的常規海洋學觀測方法,主要還是屬於隨機採樣的調查方式,實現對海洋宏觀的觀測。鋼纜下放數千米水深,水平位移很大,無法控制具體的採樣位置;而拖網的採集方法也很難捕獲能夠快速運動的海底生物。使用潛水器後,就能實現精確定位採樣,也能在海底現場對海洋生物進行觀察拍攝。
海洋調查用傳統的方法,是把各種採水器固定在船載絞車的鋼纜上,鋼纜攜帶採水器下放到達預定深度後,通過控制信號讓採集器關閉,這樣就封存了海水,然後再回收到船上供實驗分析用。不同的水層,分別包含著不同的物理、化學和生物信息,這些都是研究海洋環境特徵最基礎的調查內容。
而對於海洋生物的採集,通常使用拖網和沉積物取樣等方法。
「『蛟龍號』具備柱狀沉積物取樣,保壓和非保壓海水取樣以及機械手直接取樣等採樣功能。」劉誠剛說,這樣就能夠在深海現場在對環境進行觀察和定位後,對我們感興趣的具體位置進行取樣觀測。比如,目前大家最為關注的洋中脊熱液口區,也是通常所說的海底「黑煙囪」,如果使用載人潛水器,就能在觀測和拍攝記錄熱液口環境的同時,直接採取附近的水樣和沉積物樣,甚至直接抓取熱液口特殊生物群落中的生物樣品,而這在以往使用傳統的海洋觀測方法都是無法實現的。
「『蛟龍號』採集的深海水樣中浮遊動物比較少,但會有深海細菌。」劉誠剛說,近年來我國大洋調查已經分離鑑定出多個新的海洋細菌菌株。深海細菌有耐高壓耐低溫等特點,但由於深海與海表面存在巨大壓差,普通採樣方式採集的嗜壓型深海細菌樣品到達水面後無法存活。「蛟龍號」具有保壓採水功能,這樣就可能獲取活體的嗜壓型細菌進行培養,進而分析其特殊功能基因和活性物質。
下潛任務中,採集的沉積物樣品同樣意義非凡。在沉積物樣品中,除了生活在其中的多毛類、甲殼類、軟體動物等底棲動物外,最為豐富的是存在沉積物中的微生物,底棲生物就是靠取食細菌和沉積物中的溶解有機質生存。近日刊登在《科學》雜誌上的一項新的研究報告說,科學家們發現了深埋於海底之下紅色黏土中的一種微生物,它靠著極其微量的氧氣存活,至今已有8600萬年之久。
深海底棲生物已經不是第一次引起科學家們的關注了。此前有研究機構利用深海無人探測器,在探測馬裡亞納海溝時,從海底的表層堆積物中,首次分離出帶殼的海生單細胞生物有孔蟲類。它們在分類學上是未記載的新種類,通過遺傳基因分析顯示,新發現的帶殼有孔蟲類與現在海洋中常見的帶殼種類大約在8至10億年前走上了兩條進化道路,可稱為海底的活化石。
此外,由於深海沉積物是漫長的歷史歲月中,由海洋上層的沉降物質逐漸堆積形成,其中很大一部分是上層浮遊生物的骨骼或細胞體結構殘留部分。因此,對沉積物的斷層分析,還能反演海洋上層生物群落的演變,以及海洋氣候環境的變遷。(特派記者陳瑜)