万米水深动物体内惊现人为核爆信号,最新发现11公里深海沟以椰子壳为食的食木虾

万米水深动物体内惊现人为核爆信号

图片 1

本报讯(记者朱汉斌
通讯员邓土连)
中科院广州地球化学研究所、中科院海洋研究所、中科院深海科学与工程研究所以及上海海洋大学等多家单位合作,利用14C同位素来示踪钩虾物质来源,首次在11000米水深的钩虾体内发现核爆14C信号。相关研究近日在线发表于《地球物理研究通讯》。

短脚双眼钩虾并不大,体长在2-5厘米之间,身体呈灰白色,接近于漂白色,它们具有一种奇特的习性——以椰子壳等木质为食

海沟底部被认为是不宜生物生存的。然而最新的探索发现,海沟底部存在许多宏生物、微生物活动,甚至比周边非海沟区更加强烈。海沟极端环境下的生物是采用何种方式生存的?赖以生存的物质来自何方?人类活动对海斗深渊有多大的影响?
研究团队对来自西太平洋3个不同深度海沟的钩虾有机组分进行了14C示踪研究,发现包括世界最深处(马里亚纳海沟“挑战者深度”)的钩虾在内,体内都具有显著的核爆14C信号,这表明钩虾几乎完全依赖于表层物质的供给。由于海沟区表层生产力普遍低下,且随着深度增加,最终能够到达底部的物质十分有限,按常理难以支撑底部的生物量。钩虾完全依赖表层物质来源,表明其新陈代谢率极低,物质消耗速率慢,且自身物质可能被生物循环再利用。

据英国新科学家杂志报道,今年初,詹姆斯-卡梅隆潜入太平洋马里亚纳海沟水下11公里深处,它成为世界第三个抵达这一深度海域的探险者。在这一漆黑的海洋深度很难看到太多的生物,卡梅隆告诉美国国家地理杂志称,在这里我们仅看到一些小型端足目生物。如果卡梅隆能够近距离观看它们,或许会吃惊地发现它们竟然以木质为食。

除了示踪外,14C也是一个好的定年手段。研究人员对照表层海水核爆14C曲线,发现钩虾样品中最大的生长时间在10年以上(钩虾样品体长~9厘米)。一般来说,生物的肌肉组织不是最理想的定年材料,但海沟钩虾肌肉组织的14C含量与其体长有很强的相关性,表明钩虾肌肉组织的更新周期较长,所以可以指示生物的生长时间。

端足目生物是类似虾的甲壳纲动物,我们并不知道卡梅隆所看到的深海物种,但很可能包括着短脚双眼钩虾,它是生活在极度深海中为数不多的生物之一。它们进化形成独特的分子工具,能够消化多数动物吐出来的食物,这对于该物种在深海极端环境中是至关重要的。

一般浅海钩虾最大体长1~2厘米,寿命为1~2年,而已知的海沟钩虾体长可达34厘米,其年龄将比浅海钩虾高一个数量级。“研究表明深海钩虾的寿命显著长于浅海钩虾,这一变化可能与应对海沟极端环境的生物演化有关。”该研究第一作者、中科院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室助理研究员王宁表示,这一现象背后的机制,需要学科交叉合作来进一步研究,这将有助于拓展人类对生物演化和生命科学等领域的理解。

深海栖息者

据介绍,该研究是对世界最深海洋宏生物中14C含量的首次报道,解释了海洋的最深处并非预期的那样“遥不可及”,各种人为污染物(如放射性物质、持久有机污染物和微塑料等)可以快速侵入海洋最深处,影响海沟的生态安全。

端足目生物是最不幸的生物之一,很难让人们产生兴趣,尽管事实上它们分布非常广泛,且具有多样性。它们生活在地球上每个大型水域,无论是淡水还是盐水。通常多数端足目生物仅有几厘米长,但是巨型个体能够生长至10厘米,它们生存在南极洲冰层之下,“超大个体”的体长是太平洋端足目生物体长的两倍。

相关论文信息:

短脚双眼钩虾并不大,体长在2-5厘米之间,身体接近于漂白色,皮肤看上去像海洋鳖虫。但是它们非常独特,因为它们能够在马里亚纳海沟幸存下来,在这一挑战性海洋深度,马里亚纳海沟最深处的压力是水面压力的1000倍,海水一片漆黑,温度仅保持在零上2摄氏度。

《中国科学报》 (2019-05-07 第4版 综合)

2009年,日本横须贺市海洋-地球科学技术代理机构的Hideki
Kobayashi和他的同事将相机潜入水中,并在挑战深度放置4个诱捕陷阱,在3个小时内捕捉了185个动物,全部都是短脚双眼钩虾,很显然这种生物在海底11公里处大量存活,Hideki
Kobayashi研究它们的消化系统,从而发现它们所吃的食物。

以木质为食的深海生物

Hideki
Kobayashi发现短脚双眼钩虾能够像其它动物一样实现一些相同的消化反应,尤其是它们能够分解多糖物质成为简单的糖分子,多糖物质是存在于植物中的复杂有机分子。

令人印象深刻的是,短脚双眼钩虾还可以消化木屑,由于这是由木质材料构成,木屑含有丰富的纤维素成份,众所周知纤维素很难进行消化。像牛和白蚁等反刍动物,能够消化纤维素,但它们是在内脏中共生微生物的帮助下得以实现的。

Hideki
Kobayashi隔离了短脚双眼钩虾用于消化纤维素的酶,它并不像我们所知道的任何纤维素酶,相反,它非常接近于从其它分子中分离糖类物质的生物酶种类。

短脚双眼钩虾咀嚼的木质非常类似于椰子壳,它们经常出现在海沟深处,这些沉积植物性物质可能成为片脚类动物的主要食物之一。

这种生物习性听起来并不会促进食欲,但是如果生活在高压、漆黑一片的海底深处,生物将不择手段地吞食能食用的物质。

相关文章