| 远古海底世界的模板（三） |
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海底黑烟囱周围的生物群落
海底黑烟囱除了为人类提供丰富的海底矿产资源外，更引人注目的是其周围出现的丰富的生物资源。这些生物资源以其独特的生物多样性和极高的生存密度，成为未来宝贵的生物基因和医药资源，具有难以估价的生物学和医学价值，它们远远超过了黑烟囱的地质矿产对于人类的意义。
长期以来，深海环境一直被认为是生命的禁区，这里水深数千米，阳光无法到达海底，光合作用不能进行，生物缺乏食物来源。然而，在世界各地深海黑烟囱喷口周围，却都发现了密集的生物群落。在这些生态系统中新发现的生物种类已经达到10个门的500多个种属，它们依靠化能自养细菌(硫细菌和甲烷细菌)生存，形成独特的食物链，区别于浅海和陆地上依靠光合作用为基础生产力的食物链。主要生物有细菌、管状蠕虫、蛤、贻贝、虾、螃蟹、鱼等，它们构成化能自养的生态体系，各种生物之间形成复杂的共生现象。其中，黑烟囱周围高温环境广泛存在古生菌尤其引入注目，被科学家们称为生命的第三界。古生菌极端嗜热，可以生存于高温（80℃～120℃）、高压（2000～3000米水深）、有毒（硫化氢）的环境中。基因组测序表明，它们为古老生命的孓遗，是靠近生命源头的共同祖先。这些科学发现都极大地拓展了对生命现象的认识。
黑烟囱喷出的热水温度高达350℃，在海底高压下保持液态，它们与周围海水交换后形成350℃～0℃变化的温度梯度。喷出物质的浓度也从喷口附近向外渐变，并有大量的非生物有机合成原料（各种气体如二氧化碳、甲烷、硫化氢等），如此环境可以满足各类生物化学反应，有利于原始生命的生存。黑烟囱中排放的还原组分如硫化铁、硫化氢等，有利于微生物通过氧化作用获得所需的生物能，并通过对二氧化碳的固定获得碳元素，使海底喷溢气体变为生物化学能。随着活动烟囱熄灭，周围生物也很快死亡，证明是黑烟囱提供了生物必须的能量，同时硫化物在这些生物的代谢过程中具有重要意义。
地球早期由于缺乏富氧大气层的保护，经历过陨石强烈轰炸（约38亿年前）。另外，早期大气层中二氧化碳含量很高，产生温室效应，地表火山活动强烈，并有强烈紫外线辐射，均使地表不适合生物生存，而深海可能是最安全和最合适的生存环境。远古海洋广泛的热水活动，非常类似现今大洋底部黑烟囱周围的环境。现代深海极端嗜热的古细菌，并以化能无机自养为代谢方式，可能代表了最原始的古老生命。这些研究成果均表明，原始生命很有可能是起源于海底黑烟囱周围，可能就是嗜热微生物，目前科学家正在对此进行持续深入的研究。 |
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