【大師講堂】為什麼深海熱泉會聚集有大量生物?

2021-01-19 生物醫學大講堂

         在很長一段時間內，人們一直認為陽光是生命存在的必備要素，而光合作用是唯一的將無機物轉換成有機物的形式。由於地球上絕大多數生物都是異養生物，意味著這些生物體無法自己合成生命所需的有機物，因而光合作用被認為是一切生命的基礎。然而，隨著探索的不斷深入，人們驚奇地發現，在深海之中依然生存著非常多的海底生物。在黑暗、高壓、嚴寒或灼熱的條件下，這些生物是如何生存的呢？

        早在讀博期間， Colleen Cavanaugh 就提出了和熱泉口常見的巨型管蟲（Riftia pachyptila）共生的一種細菌可以通過氧化硫化氫來獲取能量從而將無機碳轉化為有機碳。Cavanaugh 後來也通過一系列培養實驗證實了這一假設。而在之後的時間裡，人們不斷發現新的細菌以及古細菌具備這種化能自養的生存方式，而其所獲取能量的渠道也不僅限於氧化硫化氫，二價鐵，二價錳，氫氣等還原性物質都可以成為他們獲取能量的元素。這一不依賴於陽光的自養形式，為熱泉生態系統提供了最重要的物質基礎。而從地殼內噴出的海水（有些還夾雜著地殼的孔隙水）帶來了豐富的硫化氫以及礦物質，支持著這些細菌和古細菌的生長和繁殖，作為生物鏈的底層，它們進而支撐了從簡單的原生生物到大型魚類的生物網。

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  • 【大師講堂】深海熱泉生物是如何存活的?
    由於地球上絕大多數生物都是異養生物，意味著這些生物體無法自己合成生命所需的有機物，因而光合作用被認為是一切生命的基礎。然而，隨著探索的不斷深入，人們驚奇地發現，在深海之中依然生存著非常多的海底生物。在黑暗、高壓、嚴寒或灼熱的條件下，這些生物是如何生存的呢？
  • 探秘深海熱泉
    在海洋深處的一些地方出現了裹挾大量物質噴湧而出的熱液，在那裡就有生命。天文學家Jon Willis開啟了一段考察這類嚴酷環境的航海之旅，從而為尋找太陽系地外生命提供蛛絲馬跡。2017 年6 月16 日，在太平洋東北部溫哥華島的西海岸，我與其他同事在鸚鵡螺號的控制室裡潛入海底，尋找海底熱泉。
  • NASA稱深海熱泉生物或最接近外星生命
    據英國《每日郵報》報導，美國宇航局近日表示，在地球上的一些深海熱泉附近，生活著地球上與外星生物最為接近的生命類型。
  • 生命的起源與深海熱泉有關嗎?
    提個醒生命的起源與深海熱泉有關嗎？答：可能有關。20世紀70年代，在東太平洋的加拉帕戈斯群島附近發現了幾處深海熱泉，在這些熱泉裡生活著眾多的生物，包括管棲蠕蟲、蛤（gé）類和細菌等。它們生活在一個高溫（300℃以上）、高壓、缺氧、偏酸和無光的環境中。化能自養型細菌利用熱泉噴出的硫化物（如H2S）所得到的能量去還原CO2而製造有機物，然後其他動物以這些細菌為食物而維持生活。
  • 深海熱泉生物或最接近外星生命
    點擊圖片進入下一頁擁擠在深海熱泉噴口附近的蝦類「Rimicaris hybisae」。研究人員認為木衛二上或許也存在著類似的生命體。點擊圖片進入下一頁科學家們已經在兩處深海熱泉區域採集了樣品。其中一處是「Von Damm field 」，水深大約2300米；另一處是「Piccard」，水深約4900米，後者是目前世界上最深的深海熱泉區域。點擊圖片進入下一頁對這些深海「生命綠洲」的研究帶來的一項收穫是，他們注意到這裡的一種名為「Rimicaris hybisae」的深海熱泉蝦類似乎存在同類相食的現象。
  • 37.7億年前地球海洋已存在生命 深海熱泉或是人類最早的「家」
    英國《自然》雜誌2月28日發表一項生物學重要發現，科學家報告了至少37.7億年前深海熱泉內部及其周圍微生物活動的證據，其代表著地球上最早期的生命形式
  • 太平洋白鰩藉助深海熱泉孵化卵子
    一篇新研究發現，太平洋白鰩在熾熱的深海熱泉口附近產卵，而且可能需要4年或更長時間才能孵化。撰文：Jason Bittel　　全世界最有耐心的母親可能莫過於一種深海章魚，這種章魚會照管自己的卵子長達近4.5年。不過，現在科學家發現了一位新的競爭者，可能比這種章魚還要耐心。
  • 轉 | 神奇的深海熱泉:水深火熱中的海底鬧市
    大部分海雪在降落的過程中會被其他生物搶光，能夠落到海底的少之又少——海底的居民們很久才能吃上一頓，然後在無盡的黑暗中等待下一次天降甘霖。下一頓飯還不知道是幾年後的事呢。但是，海底也不全是沙漠，也有熱鬧的地方，甚至有繁華的「大城市」。那裡雖無燈火通明，卻也煙囪林立，寸土寸金，有生產、有消費、有禮尚往來、有勾心鬥角……在陸地和淺海，絕大部分能量都來自太陽。
  • NASA:外星生命或與地球熱泉生物相似
    NASA：外星生命或與地球熱泉生物相似　　這些蝦類的口部和特殊演化的鰓蓋內部生活著細菌，這些細菌會產生有機物並養活這些蝦類。在這一特定案例中，這些細菌使用硫化氫物質，這種物質大量存在於熱泉噴口的噴出物中。這些細菌可以以此為原料製造有機物。在這些噴口附近的環境溫度可以高達750F(約合400攝氏度)左右，但在稍稍遠離噴口的區域，溫度便低到可以讓這些蝦類在此生活的程度。這些蝦類是沒有視覺的，但在它們的頭部後側卻擁有熱感受器。
  • 教材考點挖掘:硫細菌、化能合成與深海熱泉生態系統
    今天的內容就聊聊硫細菌的化能合成作用以及以它為基礎的深海熱泉生態系統。問題一：今天封面圖以及教材配圖中的那種管狀生物到底是什麼？這種長得有點詭異的生物叫做Giant tube worms（Riftia pachyptila），中文可以譯成巨型管蠕蟲，最大的可以長到2.4米長，直徑大概4釐米。
  • 熱鬧的海底熱泉社區
    如果你面前有一張全球海底熱泉分布圖，你會發現海底熱泉大多形成於板塊交界處。在深海2000米的地方，水溫低、壓強大、常年黑暗，種種惡劣的條件限制了生物在該領域的活動，因此，在這樣深的海水中，一般海洋生物的種類和數量十分匱乏。但海底熱泉卻不一樣，這裡熱熱鬧鬧，種類繁多的深海生物在此定居。
  • 深海熱泉發現特殊細菌 或外星生命類型
    導讀：深海熱泉環境惡劣，幾乎沒有生物可生存。
  • 450℃海底熱泉旁生活著的大蝦，該如何才能煮熟？
    看到題目也許很多小夥伴首先會有疑問，泉不就是水，水100℃就蒸發了，怎麼可能有450℃的熱泉？先別急著噴，中學教材中講到水的沸點是在標準大氣壓力之下，然而深海海底壓力很大，馬裡亞納海溝最深處更是可以達到1000多個大氣壓力，所以水的沸點會提升。
  • 海底熱泉的＂煙囪林＂中藏著什麼?
    海底熱泉是指海底深處的噴泉，原理和火山噴泉類似，噴出來的熱水就像煙囪一樣，發現的熱泉有白煙囪、黑煙囪、黃煙囪。經過仔細觀察發現在"煙囪林"中有各種生物生存。　　實際上，海底熱泉的活動並不一定形成煙囪。早在20世紀60年代，科學家們在紅海發現了許多奇異的現象，比如水溫和鹽度偏高，接著就出現了高溫滷水。1967年，在一處海淵中發現了在熱泉周圍形成的海底多金屬軟泥。從此，揭開了人類研究現代熱液礦產資源的新篇章。1988年，我國科學家與德國科學家聯合考察了馬裡亞納海溝。
  • 海底熱泉,究竟有多熱?
    ，有些淺海已經變成了深海。由於地殼還不成熟，在許多海底都存在裂縫，地熱熱水會從裂縫中排出。實際上，這是一種海底的火山活動，熱液噴發後會形成很多海底巖石和礦床。噴發的熱液有多熱？水溫至少高於60℃，最高可達464℃！而這些海底的水溫，通常都是2℃左右。所以，突然噴發出來的水，明顯比周圍的水更熱。
  • 深海中的「黃金液體」很有「味道」但是卻是海底的生命之源!
    深海是生物稀少的世界。如果把每平方米海底的生物量用重量來表示的話，那麼在淺海平均有幾百克，而在深海只有幾十克。不過，在深海也有生物量異常高的地方。上世紀70年代，科學家在調查墨西哥附近2600米深的深海域時，發現了從海底湧出的高溫熱泉，以及群居在熱水周圍的大量生物。該海域就在著名的加拉帕戈斯群島附近。
  • 鯨落,鯨留給大海最後的溫柔,鯨落為什麼是深海生命的綠洲?
    1987年，美國夏威夷大學的一位學者在聖卡塔利娜島附近繪製一幅當地的地圖，他坐在潛艇上正細心地觀察著周邊的地形，當他低頭向海裡望去時，發現海裡有一片陰影區域，起初他認為那可能是沉船，後來經考察隊發現，那裡是一個長達18米的鯨魚骨骼，在這個鯨魚骨骼上生存著大量的生物，這也正是陰影所在。
  • 深海生命系統 - 中科院地質地球所
    （鯨落生態群）鯨落，與海底熱泉、冷泉，並稱為深海三大生命綠洲。屍體落入海底的過程可以長達數月至數年，會為食物鏈的各類型消費者，包括深海魚類、甲殼類、多毛類、還有各種細小的生物提供食物。（來自Youtube頻道-Nautilus Live）最後剩下的骨架會釋放硫化氫提供給自養生物化能合成，這個過程可以持續數年，還有一些厭氧生物可以吃掉鯨骨、分解脂類。
  • 大師講堂活動回顧|跟隨大師丘成桐漫步數學史
    3月13日，國際知名數學家、菲爾茲獎得主、美國科學院院士、中國科學院外籍院士丘成桐教授作為「大師講堂」主講嘉賓，為香港中文大學（深圳）學子帶來精彩一課。丘教授學識淵博，在講座中旁徵博引，不僅講述了中國數學歷史，穿插了希臘數學發展史，還妙用古代先賢的言論，將一場關於數學的主題演講增添了濃濃的人文氛圍。
  • 地球的70% 水深火熱中的海底鬧市——深海熱泉
    地球上有許多熱泉和溫泉，但過去只知道陸地上的熱泉和溫泉，對海洋中是否也存在著同樣的熱泉和溫泉卻所知甚少。這些煙囪聳立在海底，可以有十來米高，它的形成和生長都十分迅速，也會很快的倒塌，形成一片金屬硫物礦床。這就是海底熱液活動。