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作者:德-弗兰克·施茨廷 当前章节:15461 字 更新时间:2026-6-3 21:58

我们此时身在深层水中(这是第三种海水),并向南方漂游。我们从水下经过了直布罗陀海峡,并多了个伴——温暖、含盐量极高的漩涡。这些漩涡发端于地中海,就像飞翔的茶托一样,在西班牙和摩洛哥之间漂浮着。现在它们也加入了我们的队伍。各种水混在一起,我们的旅行继续,朝向大海的更深处,在这里我们可以观赏到一次令人咋舌的壮观表演——火山喷发。

现在,我们抵达了大西洋中洋脊地带,这是全球海底山脉的一部分,全长 6 万多公里。这片隆起地带的最高处可达 3 公里,其上还有同样高度的水柱。此处地壳已经被炸开,岩浆喷薄而出,落在山峰两侧的广大海洋地壳上。海洋地壳以每年 5 厘米的速度撕裂自己,分别奔向两侧的大陆边缘。尽管此处一片漆黑,但我们还是能够观赏到岩浆喷发。

别担心,深海处的火山爆发要比陆地壮观得多,在强大压力和极低温度的双重作用下,岩浆与海水会结合成散发红光的黏稠小湖和水流,水流在黑暗中蜿蜒行进。很快地,玄武岩地壳会盖过岩浆,在这期间,我们还能通过百万个小裂缝看到在下面灼烧的岩浆,不久之后,这些小裂缝也会合上。

请暂且关掉音乐——你听到了吗?闷闷的嚓嚓声和咕噜咕噜的沸腾声,这是海底重生时的痛苦呻吟。一大群生物会在火山周围扎营,这里面充满神秘与不测。但是我们要往上游了,离开这块隆起地带和附近的荒漠,靠近一道巨大的湍流带。我们的北面是赤道,刚才经过了非洲,这真是一场惬意而安稳的旅行。突然我们受到了湍流的侵袭,它把我们的潜艇往上冲,我们得紧紧抓住固定物,才不至于撞得头破血流。

注意,你正在靠近环形的交通要道,请及时调整,跟随环极流②

有时你真不知道导航系统在想些什么。及时调整!这就像在上班尖峰潮命令一个行人以平稳的步伐穿过埃托瓦勒广场一样。

在合恩角的南面,我们急速冲向海平面,被卷进一场怒气冲冲的风暴中。蓝灰色巨浪汹涌而起,浪尖上的泡沫幽灵互相追逐,我们被包在里面,渐渐进入了阿瑟·戈登·皮姆的世界,他是爱伦·坡唯一一部长篇小说中的不幸主角,不小心误人南极,这个地区留给他的最后印象是一个鬼魅般的巨人:浑身被床单包裹着,体形比地球上任何一个人都要魁梧,皮肤洁白如雪、毫无瑕疵。

哎哟!我们被卷进了南极环流,这是世界上最大的环形交通区域。它孜孜不倦地环绕着那片雪白的大陆,却从未不小心撞上陆地。它夜以继日地奔跑着,从不停歇。它有巨大的虹吸力,所有海水都卷进这座巨型旋转木马中,然后又被甩出来。不管之前属于哪个洋流,是拉布拉多寒流的一部分也好,是地中海涡流的一部分也好,在南极的大嘴里,大家都聚在一起,身份难以辨认,所有人都是无名小卒,直到它们又迈上新的航线,获得新的身份。

现在我们进入了中层水,这是海水的第四种类型,我们让海水驮着我们走一段,但愿潜艇里的暖气不要在这时候出故障。老天啊,这里真冷!真希望我们现在正流向赤道,然后再流入大西洋的洋流中。新的海流脱离这个环流,向印度洋流去的时候,可怜的我们依然摇摇晃晃地坐在旋转木马上。我们忍耐着,最后终于转到了边缘地带。啊,太平洋!全部下车!我们离开了。

请在海底 800 米深处行进 4000 公里后上浮,然后向左急转弯

4000 公里,也就是沿着南美海岸向赤道行进的路程。渐渐地,周围又暖和起来,直到向左急转弯后,才完全摆脱了冰冻的感觉。洋流载着我们往上浮,终于又重见天日了!炎炎烈日,热带雨林区的人们已经适应了这种天气。信风吹过。啊!迷人的南太平洋!嘿,那前面不是印度尼西亚群岛吗?

继续 500 公里后,请右倾并保持在婆罗洲和苏拉威西岛中间……该死!改往左边走龙目海峡……

等一下。现在我们去哪儿呢?

经过帝汶岛……呃……不,还是转个弯,嗯,马六甲海峡……然后……唔……我现在在哪儿呢

毫无疑问,印度尼西亚是一团大杂烩,由乱七八糟的大岛、小岛、海峡、涡流及浅滩组成,在这种混乱的地方,洋流根本找不着北方。我们在这里打转,每种洋流的支流都在摸索出路,大家都想到印度洋去,可是这里却没有宽阔的通道。

我们穿过婆罗洲和苏拉威西岛之间的狭小地带,穿越印度洋,朝着非洲行进。在温暖的阿拉伯海,海水的盐度愈来愈高,因此我们周围的海水也愈来愈重。由于我们已经历过太平洋热浪的考验,所以在这里依然能停留在海水表面。在东非的莫桑比克沿岸,我们加快速度,在滚滚波涛中驶向好望角,但为什么潜艇前进不了呢?

很简单,这里离南极环流很近,人们可以听到海水咆哮的声音,逆向的洋流在这里撞在一起,至于之后会发生什么,当然是不言而喻。在这样的危险地带,我们很难躲过被畸形波甩到空中的命运,不过谢天谢地,我们总算有惊无险地绕过了好望角。刚刚送我们来这里的洋流此刻又变成了涡流,我们在巨大的涡流中晃晃荡荡地行进,吸收着新的热量,随着赤道暖流朝西漂游。现在的行进速度很快,涡流带着我们经过了巴西、委内瑞拉,然后是……

加勒比海群岛。到达目的地了

正如先前所说,这趟旅程花了 1000 年的时间,在这么长的时间内,地球的水已绕着地球转过了一圈。理论上,经过这段时间后,漂流瓶应该已回到了它的出发地,然而这一点无法得到证实,因为遇难者无法在荒岛上活那么久。但我们却有理由互相拍拍肩膀说,来瓶香槟吧,然后举杯庆祝一下自己凯旋,接着再来思考洋流是怎么形成的。正如其他的事物一样,洋流也是地球母亲的孩子,而这位母亲喜欢收支平衡。我们已经知道,海水的温度和密度都会变化,盐度高的冷海水往下沉的时候,海水表面就出现空缺,这个空缺需要有别处的海水来填补,这样其他地方又会出现空缺,如此不断循环,就形成了环绕整个地球的洋流系统。还有一点,不仅地心引力会影响海平面的高度,温差也会,例如太平洋的海平面就比大西洋高一点,而水总是从高处往低处流。还有一种可能性是海水蒸发后留下的空缺,压力愈大,水分子之间就挨得愈紧密。自然规律告诉我们,一旦压力变小,被压缩的水就会膨胀开来,而风在此时发挥了最关键的作用,因为它带动了表面海水的运动。

就这样,在海洋的发展史中,一个温盐环流形成了,它囊括所有的水域和水层,因此每一股洋流都不是孤立存在的,它们无一不承先启后。洋流中最壮观的当然要算格陵兰岛附近的环流圈了,在那里,冰冷的海水急速俯冲,制造了一道巨大的涡流,西爱尔兰则从这道涡流中获益匪浅。

向爱因斯坦致敬——海浪的相对论

总而言之,人们随着洋流可以抵达任何地方,不过有一点却令人困惑,如果风无法改变水分子的位置,那么它是如何影响这股洋流运动的呢?

很简单,为了纪念爱因斯坦,我们就拿行进中的火车来打个比方。火车车厢中的乘客都在原地上蹿下跳,却不会改变自己的位置,他们能在空中翻筋斗,跳下来的时候却总是落在列车上的同一处,换言之,他们一直在原地不动。然而事实上,他们还是被运到了遥远的地方,比如说从慕尼黑到汉堡。对一个站在月台上看着火车呼啸而过的人而言,车中乘客的位置明显发生了变化。火车经过斯图加特时,一只小鸟落在车厢顶上,车厢内的人正玩着跳跃游戏,这只小鸟收拢双腿,开始打盹儿,火车载着它呼啸而去。这当然是一个在田间劳作、偶尔抬一下头的农民才能看到的情景,小鸟一直停在车厢顶的同一个地方。当我们把火车当作一个封闭系统观察的时候,就能解释看起来矛盾的现象了。在这个系统内,做空中翻转的乘客和打瞌睡的小鸟都是原地不动的。

洋流就跟这项系统类似,它作为一个整体在大海里流动。在洋流内部,各个水分子的相对位置虽然保持不变,但它们也在做上蹿下跳的运动,就像火车中的乘客一样。以岸上观察者的角度来看,洋流就像一只小纸船从他面前驶过,而小水珠就在这个过程中被运到另一个地方。把这艘小船当成封闭系统来看时,它的位置却没有发生变化,它下面的水只是在做上下移动。在这部分水分子的作用下,小船忽高忽低,但它下方的水对它不离不弃,从未改变过位置。

世界上最著名的洋流应该是墨西哥湾暖流。需要指出的是,洋流运动要比火车运行复杂得多,如果真有人在火车里上蹿下跳、翻筋斗的话,很可能会在下一个停靠站被扔出去。

洋流的运动有赖于几个因素。以墨西哥湾暖流为例,它的形成受到了稳定风力的极大影响,如赤道边缘的信风和季风。从古希腊罗马时代起,航海家就懂得利用信风和季风来判断洋流的走向。人们在驶向目的地的时候不一定真的能到达那里,而有可能偏东边或西边一点。至于会偏离多少,取决于洋流的流向及它的强度和速度。这方面的知识一向被视为秘密,因为它是无价之宝,而且能带来战略优势。了解洋流意味着人们能积极利用它的能量,而不是祈求大海放自己一马。

直到 1853 年,人们才决定要跨国交流洋流的知识,并将这些数据储存在水文站,如此一来,所有航海国家都可以利用这些资料。这些地图具有极大的诱惑力,短短的时间内,坊间便出现了有关洋流走向的详细地图。有了这些地图,即使是业余的航海爱好者也可以真正付诸实行。除此之外,航海之所以具有如此大的吸引力,还在于人们可以在航行过程中欣赏到美景。1500 年 4 月,如果葡萄牙航海家卡布罗在前往印度的路上没有被赤道暖流冲离原来的航线,那么他就不会发现巴西。而对那些友好的土著来说,还有什么比被披盔戴甲的人发现更有意思呢!

今天,正确的洋流知识可以协助我们作预测,比如预测漏油会流向何处,另外还有一个妙处:如果有人因小新没有把盘子里的东西吃完而恐吓他说,不吃完东西,天公就要发怒了,那么只会招来聪明的小新的嘲笑。因为小新在学校里学到,只有洋流才能让天气变坏。

大海储存热量,也传输热量。墨西哥湾暖流从热带吸足了热量,然后把这些热量送给欧洲,因此人们也把这股暖流称为欧洲的远程暖气。拜这股暖流所赐,在温暖的夜晚,法国人、西班牙人及德国人可以在露天喝啤酒。寒流则造就了沙漠,非洲西南部的纳米比亚和智利北部的阿塔卡马就是很好的例子。福克兰寒流在智利,以及本格拉寒流在非洲,都创造了十分恶劣的环境——它们通常在紧贴地面的位置让温暖的信风冷却下来。看一看高低压地区的特点,我们就能明白冷空气与暖空气之间无法进行对流,因为密度高而且潮湿阴冷的空气层处在下方,冷空气无法流向上空,也无法凝结成雨,因此无法促成云的形成,这些地区也就不会下雨。于是,一个云雾缭绕的沙漠形成了,沙漠里的雾气倒是促进了风湿药的生产。

在长久的岁月中,洋流似乎成了自己的发动机。这么说来,它岂不是永动机了吗?但如果有一天,所有的力量都互相抵消,这个洋流系统就会停止运行。那时怎么办呢?当然,风在吹着这辆满载上蹿下跳的乘客的火车,可是,如果有一天风也停了下来,我们又该怎么办呢?

一场公平的赛跑——科氏力

好,下面我们就要谈到科氏力了。

19 世纪 30 年代,法国的物理学家、数学家及工程师贾斯帕-古斯塔夫·科里奥利发现了一个令人惊奇的现象:在北半球,每一个运动的物体都会向右偏移,在南半球则向左偏移。他想知道是什么导致了这种偏移。根据牛顿的惯性定律,他发现问题的答案与地球上最大的陀螺——地球本身有关。

为了理解科氏力,我们得想象一下地球是如何在宇宙中旋转的,想象它的旋转会对地球上的人、汽车、网球、空气分子及水分子产生怎样的影响。分子在纬度 80°的极地地区跟着地球旋转,要比在赤道地区时从容得多。

在赤道地区,如果分子想跟上地球自转的速度,就得使出吃奶的力气。为什么会这样呢?我们以运动场上的比赛为例,问题就会豁然开朗了。400 米赛跑永远激动人心,但是椭圆形的跑道上有一个美丽的错误。原则上,占据内跑道的运动员非常占优势,因为内跑道的长度要比在外跑道短,以此类推,占据最外侧跑道的选手需要跑的路程最长,我们一般会建议他还是别跑了。于是为了公平起见,人们就把选手的起始点按阶梯式排列,这样大家就公平了。

地球表面的情况与运动场的跑步比赛类似,当然,地球表面没有阶梯式起跑线。地轴相当于运动场的中心,物体愈靠近地轴,轨道就愈短,离地轴愈远,跟着地球完成一次完整的转动(地球自转一次需 23 小时 56 分 4 秒)就需要走更多的路。为了能在相同时间内完成一次转动,地球上各个地区的物体都以不同的速度运动。赤道上的物体,比如说空气分子吧,需要狠狠加油,才能不落后于离地轴较近的分子同胞们。然而它们总会稍微落后一点,因此身在赤道的空气分子,就会产生一种与地球自转方向相反的偏向。

这种偏向就被称为科氏力。北半球的物体运动时会偏向右边,而在南半球则偏向左边。海洋表面的洋流会跟着信风的方向走,直到撞上大陆边缘被弹回大海。而海水愈深,受风的影响就愈弱,但仍然受到科氏力的影响,它会一直偏转,直到在几百米深处转成与海面流向相反的弱流。由此可以看出,洋流才是真正的机会主义者。

如上所述,南北半球的巨大温盐环流就是这样形成的。不管在大环流圈还是在小环流圈,水体都遵守同样的规律。信不信由你,在南非和芬兰,浴缸里的水流进出水孔时,会朝不同的方向打转。一个人由东往西穿越澳洲南部,他的左脚鞋底会比他以相同方向走在西伯利亚时磨损得多,而如果他在西伯利亚,就得提前把右脚的靴子送到修鞋匠那里。对汽车轮胎、铁路轨道甚至晶体管或玻璃纤维导管使用情况的研究证明,科氏力在纳米世界也同样存在。但英国人总是向左转而非向右,却不是因为科氏力,而是由于英国人长久以来的习惯。

也就是说,地球也会影响洋流的运动走向——只要地球继续乖乖地转着,这种作用就会持续。

我们很容易把洋流当做一种固定不变的东西。的确,与人类的生活相比,它们要稳定得多,在地质时间轴上,我们不过是沧海一粟。虽然四季风向会改变大洋涡流,使其流向发生一定程度的偏差,但其总体路线(也就是刚刚载着我们环游世界的洋流所经过的路线)似乎是永恒不变的。

很遗憾,这是个错误的假设。在地球发展史中,大陆位置的不断变动已使洋流系统发生根本的改变,各种各样的因素,诸如冰河期到来、陨石撞击都能使洋流改变流向。而温暖的墨西哥湾暖流恰恰属于整个系统中最脆弱的部分,每隔几千年就会小睡一会儿——如果我们愿意,也可以通过有效的干涉令它提前入睡。至于电影《后天》中所展现的恐怖场面,我们会在本书的最后一部分进行冷静的评判。

尽管没有搭乘我们的漂亮潜艇,汉堡-哈尔堡工业大学的吉泽尔赫·古斯特教授也已经进行了多次千年旅行。坐在这样的潜艇里,作家可以在纸上的海洋中潇洒漫游。我们所经历的那次轻松旅行,古斯特已经多次在想象中体验过了。在全球温盐环流的吸引下,他和自己的团队组装了一个机器人,由它代替那些怕冷的教授们潜入洋流中,寻找问题的答案。近年来,人们开始利用流动声波探测仪和固定探测针跟踪洋流动向,而古斯特的“自力更生”漂浮器能完成更多任务,这是一种数米长的细窄管筒,上头带有球形玻璃推进器。玻璃球能使漂浮器漂浮在洋流中,随着洋流前进。为了增加它的稳定性,研究人员在漂浮器尾部加上重物。听起来似乎很简单,但事实并非如此,在这里古斯特利用了一个非比寻常的原理——水的可压缩性。

一般说来,液体是不可压缩的,但是人们依然可以把水体稍微压缩一下,让漂浮器随意上升下降。这个管筒除了有一系列用于导航和测量的电子仪器外,还有一个平衡器,平衡器中有个容量十分精确的容器,其秘诀就在于平衡器里的水可以压缩。里面的水比正常状态更重,占据的空间却更少,也正因为如此,外面的水才可以流进管筒。借助这一招,漂浮器在不改变容量的条件下改变了自身的重量,而这种变化完全不靠外力:管内的水被压缩后,管筒就会下沉;水恢复原状,管筒就会上升。下沉,上升,随心所欲,一切都有程序控制,不用系绳子。这只电子警犬用这种方法可以长年随着洋流漂流,并通过传送声波信号向主人讲述它的精彩见闻,人们时刻知道它的位置,而且能根据它提供的数据得知洋流的温度、速度和流向。当小警犬在南极环流圈东嗅西闻的时候,人们便可以分析大西洋的重要数据。

古斯特和其他许多海洋学家都期待,有朝一日人们能在所有洋流中放置这样的漂浮器,如此一来我们对温盐环流就会更加了解。其实鱼类对洋流的认识要比我们深得多,为了准确到达远在几千公里外的目的地,鱼类会利用洋流的某些规律,就像交通导航系统一样。但如果想让鱼类传授点知识给我们,那可有得等了,因为众所皆知,鱼类是不会说话的。

好,到这里我们要休息一下。又想做点运动?那就先背上氧气瓶吧。

① 温盐大环流(Thermohaline Zirkulation):因海水温度和含盐密度不均匀所驱动的全球洋流循环系统。海水洋流以及它们间相互作用的总体洋流结构,也称全球海洋传送带。

② 环极流(Zirkumpolarstrom):持续围绕南极大陆周转的环流。所有的洋流都会进入环极流,而后再度流出。

为什么细菌有姓无名

你盯着混乱的光线,似乎没有上下之别,空间里只有穿着潜水衣的你。毫无疑问,你在水中,但是周围的水却滑得奇怪,不像一般的海水。你开始活动手脚,没什么困难,跟平常一样啊。你能听到的只有自己沉闷的呼吸声,你到底被打入了哪座冷宫?哪个不知名的大洋把你吞噬了?你究竟还在不在地球上?老天,从那边朝你靠近的,到底是个什么玩意儿呀?

它圆圆的,浑身长着长长的细刺,而且发着光,简直像个太阳似的。或者它只是在反射照在它身上的光束?再靠近一点看,它身上的玩意儿其实更像圣诞树上的装饰物,这个家伙以闪电般的速度窜来窜去还转圈,那些刺就一会儿闪烁银光,一会儿闪烁淡蓝光,一会儿又闪着深红色光。看起来很美,但是你却感觉自己好像被长矛戳中了,很不舒服。

你划动蹼脚想离开这里,移动的时候,忽然碰到一个透明的东西,它长着一圈短小的手臂,你吓了一跳,看见一个玻璃般透明的钢丝圈之类的东西从面前飘过,后面紧跟着一群锥形晶体般的东西。这些晶体呈淡青色,里面还裹着灰色物质。你的周围熙熙攘攘,愈来愈热闹,有手臂般长的绿色小梯子、抽搐式伸缩的椭圆形生物、透明的跳动生物、体内一闪一闪的橙色物质,然后又忽然来了个看起来似乎是一条尾巴和两只大角组合起来的生物。各种黏糊糊的条状物和带软骨组织的触须缠绕在你的脚上,球状物划着桨呼呼地向你冲过来,还有一个活动的大袋子正在向你靠近,它把自己吹得鼓鼓的,似乎准备把你整个人吞没,然后再运到什么地方去。

该把你拉回来了。

为了让你看得更清楚,我把你急剧缩小,这样你就可以跟几十万个微生物、真核生物及藻类分享同一滴海水了,也可以目睹到底是谁在统治这个世界。在我们了解人类所能想象的最小生活空间——一滴水中的微观世界之前,研究鱼和鲸是没有意义的。

这会儿,你刚好碰上一大群带刺的圣诞树装饰球,也就是说你刚刚认识了一种放射虫。这是一种有细胞核的真核生物,它的细胞质里包裹着球状的空心骨架。细胞质为胶状的细胞组织,是组成细胞的基本物质,但不同的细胞有不同的细胞核。细胞质内有酶和离子,它们在里面进行高速的物质交换,化合反应生成了营养物质,然后被运输到细胞核内。

放射虫体内的原生质裹着一个由二氧化硅组成、布满小洞的骨架,这个骨架被称为网壳,有时候网壳里还有几个同心的壳层,就像俄罗斯套娃一样。那些坚硬的长矛就来自外面几个连环壳层,它们也同样被细胞质包围着,所以看起来才会像是一颗朝你漂来的闪烁太阳。它之所以能漂浮,就是因为那些小刺。顺便提一下,这些小刺还能帮助它们进食,或过滤从水中分解出来的营养物质,或摄取在四周游荡的可吃的小东西,在你身上肯定也有些好东西。

在所有海洋的表层水域,你都能见到这种放射虫,特别是在太平洋和印度洋的温暖地带。它们的细胞骨架就像生物体内的太空站,事实上它们来自生命开始跃进的时代——寒武纪。第一批放射虫或许在 100 万年前就已经定居大海,证据显示,那是进化女神打开自己武器库的时代。如果有人想更深入观察它们的内部结构,那么可以到法兰克福的森肯堡博物馆,那里有一系列能让你留下深刻印象的模型。

现在,你已经恢复原形,所以你看不到那些活泼的小家伙,也看不到几十亿个跟你分享同一颗水珠的其他微生物了。只有在荧光显微镜下,你才能重新跟它们会面,它们真是小得难以置信,然而它们在大海的化学反应中也扮演着令人难以置信的重要角色。放射虫需要二氧化硅来建造网壳,而水中存在大量甚至是过量的二氧化硅。它们把这些二氧化硅从水中过滤出来,然后加工成自己可消化的结构,带着这样的装备,这些小骑士就可以一辈子晃悠在阳光充足的海水表层。它们死亡后,尸体会下沉到海底,这批新货一到达,那些常见的食尸生物就会迅速围拢来,将这些真核生物消灭干净。一阵风卷残云后,剩下的就只有网壳和细刺,而这些物质会慢慢融入燧石里,成为海底沉积物的一部分。

除了让我们生病还常常救我们的命——微生物

除了放射虫,你还遇上了硅藻和金刚藻。它们是丰富多彩的微生物世界的代表,这个微生物世界里几乎每天都有新成员加入。

在加州大学圣塔芭芭拉校区教生态学、进化论及海洋生物学的克莱格·卡尔森说:“人们一直在研究一滴海水中到底包含了哪些物质。”2002 年,他在一滴海水中发现了 1 万个 SAR11 类的浮游细菌。“微生物如浮游细菌,包含了生物化学领域的重要高效物质。”克莱格·卡尔森的同事罗伯特·莫里斯补充道。卡尔森、莫里斯以及俄勒冈州立大学的史蒂芬·吉奥瓦尼一起主持了一项研究计划,这项研究足以颠覆我们之前对世界的认识。

作为乖孩子,我们在学校里学到大鱼总是吃小鱼,而微生物的存在只是为了使我们呼吸不畅,呼吸不畅也就意味着我们有咽喉炎,必须要吃药了。

卡尔森说:“大多数人认为微生物会使人生病,这简直就是胡说,事实上只有极少部分的微生物是致病原,大部分微生物都是所有生物的重要支柱。可以这么说吧,生物界的生死存亡就操纵在这些小家伙的手中。”你可以不用气喘吁吁地包在厚厚的大衣里度过一生,得感谢那些小生物,它们为我们制造了可以呼吸的氧气,给我们营造了适宜的气候,将大大小小的尸体分解,使物质可以重回自然循环。正因为有这些生物,我们的地球才能免遭气候突变之害。

想象一下这样的情景:我们在墨西哥湾海底 700 米深处,这里住着一群细菌,它们把甲烷当早餐吃,然后排出硫化氢。这里有一种名叫“冰虫”(Hesiocaeca methanicola)的粉色小蠕虫,本书的第三部分会再次提到,它喜欢吃硫化氢,会把细菌连带吞下去,但并不会消化细菌,而是和它过着共生的生活。蠕虫为细菌提供安全的栖身之所,细菌则为蠕虫生产它喜欢吃的化学物质。

就这样,小蠕虫一直过着与世无争的生活,直到有一天,一只食肉大蜗牛走错了路,碰上小蠕虫,把它吃了。大蜗牛不但捕食小蠕虫,同时还吃下了数十万个单细胞生物,当然它并不在意自己吃下多少单细胞生物,就像两个小时后会把它吞噬掉的深海乌贼一样,乌贼也不会在意自己同时吞下了小蠕虫及单细胞生物。乌贼也会引起某些海洋哺乳动物的兴趣,所以片刻之后,一只抹香鲸一张嘴,这只美味的乌贼和那只肥肥的蜗牛连带蠕虫和单细胞生物都成了它的腹中物。

这只鲸在浮出水面的过程中,头部突然撞上某个东西,这个傻瓜!我并没有开玩笑,这种事情的确偶尔会发生。货轮船长觉得很奇怪,为什么他们开足了马力,但是船还是拖拖拉拉地前进。直到船靠岸的时候,他们才发现原来船曾与一只鲸相撞,所以船慢吞吞地拖了几百公里才回到岸边。

我们的抹香鲸因为撞上了一艘载运香蕉的货轮船头而罹难,身子不断往黑漆漆的海底沉下去。但还没落到海底,海中的单细胞生物就吹起了冲锋的号角,准备把这只庞然大物碎尸万段。生物老师说得对,大鱼吃小鱼,但到了最后,最小的鱼却吃了最大的鱼。对我们而言,这也是一件好事,如果不是这样,我们周围的尸体就堆满天了。

弱肉强食的确名副其实。就在一滴海水中,大家也是你咬我啃,从上到下,或从下往上,谁都能消灭别人,没有任何纪律问题。这难道不像一场史无前例的大混战吗?圣地亚哥斯克里普斯海洋研究所的阿扎姆法鲁克·阿扎姆教授对海水进行的精细研究无人能及,他不但发现海中有成万上亿的微生物、细菌、病毒和藻类生物,还发现了它们的生活区。这些小东西惬意地生活在一个大的网状结构中,里面有黏糊糊的糖化合物、聚合物、胶体。阿扎姆道:“在显微镜下,人们可以看到透明的纤维、皮和膜,这些小东西把水搞成了一种薄薄的胶状物。”

哈哈,胶状物。

海洋中所有微生物群都彼此提防,有些生物会主动掠食,比如红潮毒藻。这是一种剧毒藻类,蜷缩在明胶组成的囊状物中,在里面变成僵硬的一团,有时候能持续几年,在这段时间它不需要任何营养物质。一直等到某天一群鱼正好游过这个藻类殖民地,这些小强盗就会忽然活动起来,一窝蜂地冲出安身之所,旋转着靠近鱼群,伸出两支鞭毛,一支鞭毛旋转着,另一支操纵前进方向,直到完全靠近鱼群,然后大战开始了。红潮毒藻释放出来的毒素能麻痹猎物的神经,分解它们的组织,然后再从裂开的伤口吸吮富含营养价值的物质,鱼群则在痛苦中慢慢死去。红潮毒藻吃饱喝足后又回到海底冬眠,等待下次大餐。水中的大多数“居民”都有类似的狡猾掠食手段,它们并不是漫无目的地在海底漫游,而是非常有效、目标明确地从事着自己的活动。

这些放射虫的同伴并不明白自己在生态系统中发挥什么样的作用,其实我们人类能够存在还得感谢它们,没有这些遍布全球的藻类,我们早就死在自己每年向大气排放的 70 亿吨二氧化碳中了,不然也得气喘吁吁地生活在温室中。勇敢的藻类吸收了至少 30 亿吨二氧化碳,它们就像小小的环保警察,留下一些物质,对另外一些物质进行加工并投入新的循环。

每座大洋其实都是碳之海。大洋中含有大量生物所需的基本成分,是所有动植物体内物质总和的 10 倍。阿扎姆认为,如果细菌突发奇想,将溶解在海水中的二氧化碳的 1/10 排放到大气中,那么我们的星球就会顿时变成一个高压锅。值得安慰的是,细菌们目前还没有这个打算,它们的反应也是无意识的,也就是说,我们似乎掌握了大局。

但正是这一点有可能成为大问题。人类改变现有条件的时候,这些勤奋的调解者会适应这些改变,基本上它们不会去思考自己的举动会对人类造成什么样的后果。如果愈来愈多的二氧化碳进入大气,愈来愈多的化学物质、工业废弃物和有毒物质被排放入海中,愈来愈多的石油扩大自己的势力范围,人们愈发无所顾忌地将核废料埋入所谓的安全深海中,那么我们赖以生存的生态系统将日益陷入危险的失衡中。单细胞生物总是首当其冲,当然有些可能是自然死亡的。

科学家在加州海滩观察到一个现象,那里的浮游生物密度明显下降,仅余 40 年前的 20%。在这期间,海水的表面温度上升了 2℃ ,造成海洋深处的食物和矿物质很难上升到海水表层,浮游生物不来了,以浮游生物为生的鸟类消失了,以微生物群为食的鱼群也不见了。

有些微生物却能从这些变化中获利,因为它们可以利用新的食物链,我们有理由相信它们能将我们的大气翻腾一遍,而人类将落得一个可耻的结局。想想氧气吧,氧气是我们的生活必需品,但其余生物却不这么认为,对它们而言氧气是致命的,因此我们很难相信进化女神的母性本能,她并没有母性的直觉。对自然界而言,人类是否能生存并不重要,人类无法毁灭世界,能毁灭的仅仅是自己的世界罢了。

我们必须重视水滴和其中的居民,这样才能具体理解这些微生物的作用。如果想知道一个硅藻的重量,我们就必须用一架十分精确的天平,可是全海洋的藻类加起来的重量比所有树木、蕨类、禾草和其余植物的总和还要大。注意,这里说的仅仅是海藻的重量,还不包括水滴中的真核生物,这下你知道这些小东西的数量了吧。有兴趣的话,你还可以数一下 1 升水中有多少水滴,而仅仅一滴水就含有数百万个蓝色的藻类生物,它们的身长仅有 0.0007 毫米。

再算算,所有海洋加起来有 1,400,000,000,000,000,000,000 升的水。你看到了吗?这就是细菌和其他单细胞生物没有名字的原因了。没有人有能力一一观察并记住它们。

然而微生物的群居密度并不尽相同。单单在海水表面下就有极大的族群密度,因为可爱的小生物们在那里拥有足够的阳光和氧气。一直以来,人们认为微生物无法在不利于生命存在的深海中生活,然而阿扎姆和卡尔森这些研究者让我们获得了进一步的认识。事实上,在海底几公里的地方,水里依然充满了我们所能想得到的微生物,而且一直以来都有新种类被发现。这些微小生物的抵抗力令生物学家大为吃惊,一些微生物在温度很高的腐蚀性硫黄水中依然自在地活着,就像德国的硬汉演员汉斯·阿尔贝斯在浴缸中的感觉一样。某些微生物根本不需要氧气,比如说,古菌在几公里深的海底中还能与甲烷发生反应,它们每年将 30 万吨海底甲烷转化成生命的能量。这是个可观的数字,否则每年我们将增加许多温室气体。如果没有古菌的食欲,地球的温度可能还会更高。另一种极端情况发生在南极,那里所有的湖泊本该完全冰冻,但位于维多利亚谷维达湖湖面下 20 米深处却有自由流动的水,因为太咸了,所以无法结冰。

爱吃石油污染物的好东西——细菌

就在这座湖中,人们发现了嗜极菌。看起来,世界上似乎没有任何一个角落是单细胞生物无法居住的,而且科学家几乎每年都在重新估算它们的生物量,即使在岩石深处,在几百万年的沉积物中都发现有微生物,甚至在地中海海底深处,也发现许多充满异域风情的细菌群落。最近科学家猜测,地球上接近 30% 的生物都居住在海底几公里深的地方,在那里硫酸盐的作用正如我们在地面上呼吸的新鲜空气一样。沙中的世界带给我们的惊奇如同水滴中的万千世界,但是如果继续描述沙中的世界,这一章节就会没完没了,鲸鱼和鲨鱼已经不耐烦了:到底什么时候才轮到我们上场?

每个食物链的开端和末端都是微生物,它们是环境的守护者,清洁并保护我们的大气,有时让人类生病,甚至置人于死地,人类如果想利用抗生素对付它们,就常会败在它们的适应性面前。它们太微小了,小到人类无法看见,这就是最大的问题,因为我们无法发觉的东西就不会进入我们的观念中,其实这些小东西能够以各种方式为我们服务。

萨达姆应该感激人们发现了细菌可以用来制止石油扩散。1991 年,这位当时的伊拉克总统摧毁了科威特的输油管,渗出来的石油在海滩附近变成黑色的沥青,这时沥青上出现了一种细菌,以惊人的速度将溢出的石油吃光光。这个表层由蓝绿藻构成的细菌集团包含各种各样的微生物,彼此间以一套复杂的规则分工合作。1998 年,不来梅的马克斯·普朗克微生物研究所、慕尼黑科技大学、耶路撒冷希伯来大学和加沙环境研究与保护所的科学家们,在德国科学家的带领下开始研究这些细菌。目前科学家试图在加沙采取措施保护石油和植物,然而由于以色列和巴勒斯坦之间的冲突,这项工作进展十分缓慢。

人类知道,各种细胞组合的工作效率是不同的,就像各种药品混合起来的功效也有所不同,这会造成很有趣的景象。如果人们把细菌群商业化,并出售给环境保护者,第一个问题就是:“每 100 公里多少钱?”细菌吃掉的石油愈多,身价也就愈高。

汽车工业对此只能仰天长叹。

小角色

浮游生物,这个概念我们已经接触过很多次了。

浮游生物到底是什么?

美国后现代艺术家安迪·沃霍尔说过,每个人以后都有机会出名 15 分钟,他影射的是即将到来的媒体社会。塞西尔·迪米尔曾拍过一部伟大的电影,影片中无数小人物通过简单的存在就赢得匿名的荣誉。安迪·沃霍尔大概就是看了这部电影才说出这句经典名言的。电影中的小人物虽然只是一闪而过,却承担了极重要的角色:没有他们就没有罗马大军,没有民众大会;没有他们,罗马斗兽场的看台上就不可能坐满观众,也就无法体现群体的恐慌。

这些小角色是银幕上的浮游生物,他们为了几美元在幕布背景前跑动,让别人在混战中砍掉自己的头,或者和一艘远洋轮船一同沉没。他们中间不会产生第二个爱因斯坦,不会产生第二个麦当娜。浮游生物的命运是集体戏剧,他们生活的目的是让别人能够生活下去。在泰坦尼克号沉没、罗马大火、星球大战时,他们愉快地走向死亡,这样在芸芸众生之中才会产生英雄,创造后来者,这些后来者又会继续发挥重要作用。群众创造英雄,统治者无法决定战役的胜负,但一群小角色却能决定谁是统治者。他们虽是无名小卒,却不可或缺。

如果人们要为海洋中的小角色立一座纪念碑,那么碑文应该这样写:无名的磷虾,或者是无名的海藻。这些都是英雄,却无法逃避自己的命运,它们是蓝鲸和鲨鱼赖以为生的基础。

从肉眼看不见到 9 米长——各种浮游生物

就像无数科学术语一样,“浮游生物”这个概念也来自希腊语,意思是“四处乱走的”或“漂流的”。我们也可以说,浮游生物不买车票,在洋流交通系统中,它们并不知道何去何从,只是随波逐流。虽然某些浮游生物能自己游动,在必要时甚至游得相当轻快,然而大多数浮游生物还是跟着流水走。与它们相比,螃蟹可算得上是跑步健将。

因此,浮游生物自主地移动多半是成群结队在海洋中升降。大多数浮游生物喜欢在海面度过黑夜,白天则躲入深海,在此过程中,它得克服巨大的高度差。浮游生物大多数时间都耗费在改变自己的高度上,此外还得竭力不让自己下沉。

除了高温水域、急流和充满化学物质的水域,浮游生物几乎无所不在,只有密度高低之别而已。就像微生物一样,它们的数量非常庞大。我们喜欢高楼大厦,然而即使如此,人类和陆栖生物依然属于地球表层的居民。我们的扩张范围仅限于经度和纬度之间,而浮游生物却拥有深度,它们的居住空间和陆地的关系就像立方体的内部和表面一样。

我们已经在水滴中认识了一些小角色。浮游生物中最迷你的代表——病毒和霉菌,被列为超微浮游生物,连离心机也无法把它们带离老家。第二级则是微浮游生物,包括真核植物和细菌,只有 1 毫米的千分之几那么大,人眼无法看见。一个针尖上就有 200 万到 300 万个细菌,没有任何一副眼镜能让人类窥见它们的真正面貌。超过 0.2 毫米的被称为中等浮游生物,仔细观察的话,中等浮游生物看起来就是一个小点,但至少能辨认出形状和颜色。老鹰不借助任何光学仪器就能察觉 2 毫米大的中等浮游生物,即使你视力欠佳,这些浮游生物还是“可见”的。第 4 级则是大浮游生物,个头已达 2 厘米。

提起浮游生物时,我们一般会联想到以上这几种。这些云状的浮游生物在海中游来游去,让人惊奇的是,它们竟能满足地球上最大的生物。但还有下一个等级,2 厘米以上的巨型浮游生物,不仅包括许多小鱼,还包括 9 米长的水母。

什么?9 米?那还是浮游生物吗?

是的,当然!我们回忆一下字面的意思。“浮游生物”本来就指四处飘荡者,它们并无意违逆洋流,因为根本没有这种能力,更何况它们也没有自己的方向。浮游的水母不会熨衬衫,因为它们无法转身向后看看熨斗是否关掉了。就这点而言,浮游生物的概念指的并非身体大小。简单说来,所有随洋流移动的生物都属于浮游生物,它们随波逐流,没有主见。那些头脑聪明、有力量朝某一方向(逆着洋流)摆动鳍和尾巴的生物属于自游生物,诸如鱼、乌贼、鲸等,但这些是海洋中的少数民族。

小新发现,塞西尔·迪米尔电影中的小角色都拥有自己的意志,不是吗?

小新说,这是个角度问题。那些为了几块钱便心甘情愿“葬身大海”的人,他们跟随的是另一种潮流——美元的潮流。至少他希望对这个世界说:看!背景里那个可怜的家伙,那个刚刚和另外 3000 个群众角色一同淹死的人,就是我了。人们称这种潮流为虚荣。在这一点上,小新和小丸子看法一致:从这个角度看来,每个人都是一种浮游生物。

我总是说嘛,聪明的孩子!

有一条基本法则:在相同体积下,单个有机体愈小,所含的个体数量就愈多。这样看来,超微浮游生物远胜于微浮游生物,微浮游生物又打败了中等浮游生物,以此类推,几十亿个单细胞生物的体积总和相当于一只中型水母的体积。

此外,我们还得区分细菌类浮游生物、真菌类浮游生物、浮游植物和浮游生物。看到这么多专有名词,你大概开始不耐烦了,但我向你保证,这些玩意儿非常简单。细菌类浮游生物是细菌类的代表,也是所有浮游生物中最小的家伙;真菌类浮游生物就是真菌;浮游植物指的是绿色的植物类浮游生物,它们可以进行光合作用,比如单细胞的硅藻类、沟鞭藻以及在浮游性有孔虫体内的共生藻,这些生物总共提供了大气中一半的氧气。

海洋浮游植物消耗陆地二氧化碳的量远远超过热带雨林,这让人类产生了个想法,就是把多余的二氧化碳送到深海去,这样二氧化碳就完蛋了。可是,如果二氧化碳能使海藻开胃,那么暴饮暴食的结果会不会导致海藻疯狂繁殖呢?如此看来,人类让臭氧层破了个洞或许也有好处,因为对海藻而言,没有什么比阳光更有养分了,但太强的紫外线又会使浮游植物大量减少。

人们很喜欢浮游生物,因为它们体格“显眼”,而且过着动物的生活。这类浮游生物包括小鱼、小虾、大鱼的幼体、刚毛虫及其幼体、水母、海星等,它们利用小鳍、蹼足、茸毛和刚毛,努力避免自己被海洋吞没。除了浮游生物,浮游植物也会借助自己的茸毛、小刺和鞭毛来抵御地心引力。

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