深海和底栖生态学

在阳光无法触及的地方，深海海底孕育着多样化的生物群落，它们依靠下沉的碎屑生存，或者在热液喷口处，仅依靠化学能生存——这颠覆了所有生命最终都依赖太阳的假设。

Definition

底栖生态学是研究生活在海底或海底内部的生物及其相互作用的学科；深海生态学则侧重于深海和海底的群落，包括那些通过化学合成维持生命的群落。

Scope

本主题涵盖深海的环境条件（寒冷、黑暗、高压）、底栖群落的结构和惊人的多样性、来自下沉颗粒的食物供应，以及热液喷口和冷泉处的化学合成生态系统，这些地方的生命由化学能而非太阳能驱动。

Core questions

• 生物如何应对深海的寒冷、黑暗和巨大压力？
• 远离高产地表的深海底栖群落依靠什么食物来源生存？
• 为什么深海生物多样性比预期更高？
• 喷口和冷泉处的化学合成群落在没有阳光的情况下如何获取能量？

Key theories

食物限制和颗粒雨

大多数深海生命依赖于来自地表的有机颗粒缓慢下沉，因此这种食物供应的数量和时间强烈控制着底栖生物的丰度和群落结构。

喷口和冷泉处的化学合成

在热液喷口和冷泉处，微生物氧化硫化氢等还原性化学物质以固定碳，支持着独立于光合作用的密集动物群落。

Mechanisms

在大部分深海区域，生物群落依赖于来自地表稀疏的有机颗粒“雨”，随着食物供应随深度和距离生产性水域的增加而减少，生物丰度也随之下降。在热液喷口处，化学合成细菌氧化喷口化学物质以固定碳，通常作为管虫等动物体内的共生体，在没有光照的情况下维持着丰富的生物群落。

Clinical relevance

深海生态系统正日益受到拖网捕捞、海底矿物开采以及气候驱动的地表生产力变化威胁；喷口生物及其酶也具有生物技术价值，了解这些恢复缓慢的群落对于深海保护至关重要。

History

深海曾被认为几乎没有生命，但二十世纪中期的采样（Hessler和Sanders）揭示了其出乎意料的高多样性；1977年在加拉帕戈斯裂谷发现热液喷口群落，以及化学合成共生现象的证实，彻底改变了人们对生命可能性的看法。

Key figures

• Robert Hessler
• Howard Sanders
• Colleen Cavanaugh

Seminal works

• gageTyler1991
• vanDover2000

Frequently asked questions

深海动物吃什么？

大多数深海动物依靠来自阳光照射地表的下沉有机颗粒，辅以偶尔的大型食物坠落，如死亡的鲸鱼；而在热液喷口处，生物群落则依赖于利用化学能的微生物。

没有阳光，生命如何在热液喷口处存在？

特化的细菌进行化学合成，利用硫化氢等化学物质中的能量来构建有机物，这些有机物随后滋养喷口动物，其中许多动物体内寄生着这些微生物。