我们习惯于将海洋生命想象成向上而生。
在海面，微小的藻类吸收太阳能。磷虾以它们为食，鱼类、企鹅、海豹和鲸鱼则以磷虾为食。似乎整个庞大的生命系统都应该朝向光合作用发生的地方——海面。
但一个机器人潜水器正深入海底。阳光消失了。在冰冷的黑暗中，出现了矿物塔、地壳裂缝以及从地球内部涌出的、携带化学物质的热水流。
而磷虾就在其中活动。
它们并非偶然迷失的个体，而是准备繁殖的雌性磷虾。它们聚集在海底热泉附近，以当地微生物为食，连接起两个此前看似独立的世界：被阳光照亮的海面和火山活动的海底深处。
地球之火旁的科学发现
这项研究由生物海洋学家领导。 金·伯纳德 来自俄勒冈州立大学。安杰洛·贝尔纳迪诺、安德鲁·瑟伯、蕾切尔·卡普兰、亚伦·米卡莱夫、萨拉·西布鲁克等专家组成的国际团队。
此次观测是国家地理和劳力士 “深入南大洋” 探险活动的一部分，与施密特海洋研究所合作进行。科学家们在科学考察船 “Falkor (too)”上工作，而海底则由遥控潜水器 “SuBastian”进行探测。
在2024–2025年间，该潜水器的摄像头对南大洋两个活跃的海底热液区进行了勘察—— Hook Ridge 和 Quest Caldera正是在那里，在水面下 900 多米深处，研究人员首次发现了聚集在深海热泉附近的南极磷虾。
此前，这种南大洋至关重要的生物主要在水面下 300 米的深度进行研究。虽然已有在大深度进行单独观测的记录，但直接在海底热泉附近发现磷虾的存在，这还是首次被记录下来。
全部都是雌性
在 Hook Ridge 区域，该设备收集了四只样本。样本量不大，但其构成却令人惊讶： 四只都是已成熟、准备繁殖且近期刚刚交配过的雌性。
在近九个小时的观察中，摄像头捕捉到矿物管附近还有其他雌性磷虾。在此期间，研究人员没有看到一只雄性。
在 Quest Caldera 区域，观察持续了约 21 小时。在这里，繁殖期的雌性磷虾已经形成了密集的聚集区，出现在活跃的热泉附近。
作为对比，科学家们在南极海峡一个远离热液活动的普通海床上收集了 35 只样本。对照组包括幼体、雄性和雌性——这是种群中常见的混合构成。
目前尚无法断定深海热泉是否是磷虾的特殊“育婴室”。然而，在两个热液区域附近观察到大量准备产卵的雌性磷虾，这很难被视为一个无关紧要的细节。
无阳光的食物来源
最大的惊喜隐藏在动物本身之中。
海洋的上层依赖光合作用：藻类利用阳光产生有机物，构成食物网的基础。但在深海热泉处，没有阳光的能量。
这里的食物链始于 化能合成。微生物从地壳中涌出的硫和其他化学物质中获取能量，并将其转化为有机物。
科学家们研究了磷虾肠道中的微生物群落、其组织的化学特征以及微量元素的含量。结果表明，这些雌性确实以与热液环境相关的微生物为食。化学痕迹也表明，它们并非偶然短暂到访，而是与热泉的食物和矿物质水有过多次接触。
这改变了我们一贯的认知。
磷虾不仅能从以阳光为起点的系统中获取能量。在深海中，它们进入了另一个食物网——一个由地球化学能驱动的食物网。
为什么要进行这样的旅行？
垂直移动数百米需要消耗能量。对于资源已经用于形成后代的雌性来说，这种代价尤其高昂。
这意味着，深海环境可能提供某些优势，足以证明如此耗费能量的旅行是值得的。
研究人员正在考虑几种可能的解释。
首先，热液微生物可以在能量需求旺盛的时期为雌性提供额外营养。某些细菌脂质参与形成磷虾卵巢和胚胎的细胞膜。
其次，热泉附近的水中含有较高浓度的锰、锌和铁——这些元素对繁殖和后代早期发育十分重要。与此同时，在组织中还发现了高浓度的有毒金属，包括铅和镉。因此，这种矿物环境既可能带来益处，也可能带来风险。
第三，局部温度较高的水在理论上能够加速胚胎发育。但这一假设目前尚未经过实验验证。
而最主要的答案也仍然未知：雌性是直接在深处产卵，还是在进食后返回靠近水面的地方产卵。
这项研究并未最终揭示， 为什么 磷虾为什么会来到热泉附近。但它确立了另一件同样重要的事：繁殖期的雌性确实在利用这个深海世界，并在其中找到食物。
支撑起庞大世界的小小生物
南极磷虾看起来几乎是种不起眼的生物，体长只有几厘米。但研究人员估计，其总质量约为五亿吨——这可能是地球上单一物种野生动物中最大的生物量。
鲸、海豹、企鹅、海鸟和鱼类都以磷虾为食。即便是那些不直接吃磷虾的捕食者，也依赖于与这一食物网相关联的动物。
磷虾还参与碳循环。它们摄食浮游植物，并排出快速下沉的有机颗粒，从而帮助将碳从表层水输送到深处。
与此同时，其种群正承受着海洋变暖、海冰减少和工业捕捞的压力。但只要我们不知道其生命周期中最重要的阶段发生在哪里，就很难保护这个物种。
如果准备繁殖的雌性定期利用热液区域，那么这些区域就不能被视为孤立的地质奇观。它们可能是南大洋核心物种之一繁殖所依赖的环境的一部分。
在规划海洋保护区以及讨论可能的深海矿产开采时，这一点尤为重要。
生命的垂直维度
这个故事仿佛揭示了海洋中一条隐藏的轴线。
在上方，阳光为浮游植物制造食物。在下方，地球内部的化学能量滋养着热液喷口的微生物。而在这两者之间，一种微小的生物来回穿梭，能够进入这两个系统。
磷虾在水体中输送物质与能量。地球上最大的动物以它为食。它的存在将海面、深海、大气与地球的岩石圈连接成一个连续不断的整体过程。
海洋再次表明：完整并不意味着静止不动。它诞生于运动之中——诞生于上下之间、光明与黑暗之间、水与火之间持续不断的交换。
而或许，这项发现最令人惊叹之处，并不在于磷虾竟出现在如此深的地方。而在于生命早已将这两个世界连接起来——早在人类得以看见它们之间那条通路之前。
