我們習慣將海洋中的生命想像成朝向光明。
在海面附近，微小的藻類吸收太陽能。磷蝦以它們為食。魚類、企鵝、海豹和鯨魚則跟隨磷蝦而來。這整個龐大的系統似乎理應朝向上方——朝向光合作用開始的地方。
但這具機器人裝置越潛越深。陽光消失了。在寒冷的黑暗中，出現了礦物高塔、地殼的裂縫，以及從地球深處帶來化學物質的加熱水流。
而在它們之間，磷蝦正在游動。
不是偶然迷失的個體，而是準備繁殖的雌蝦。牠們聚集在熱液噴口附近，以當地的微生物為食，並連結起兩個此前看似幾乎彼此獨立的世界：被光照亮的海洋表層，以及它的火山深處。
在地球之火旁的一項科學發現
這項研究由來自奧勒岡州立大學的生物海洋學家 金·伯納德 領導。國際團隊成員包括安傑洛·伯納迪諾、安德魯·瑟伯、瑞秋·卡普蘭、亞倫·米卡萊夫、莎拉·西布魯克等專家。
觀測是在 National Geographic 與 Rolex 的考察計畫框架內，與 Schmidt Ocean Institute 合作進行的。科學家們在科考船 Into the Southern Ocean 合作進行的。科學家們在科考船 R/V Falkor (too)上工作，而海底則由遙控潛水器 SuBastian進行探測。
在2024至2025年間，裝置的攝影機研究了南大洋兩個活躍的熱液區域—— Hook Ridge 和 Quest Caldera。正是在那裡，在海面下超過900公尺處，研究人員首次看見南極磷蝦聚集在深海熱液噴口附近。
此前，這種南大洋最重要的居民主要是在上層300公尺的水體中被研究。深處的零星觀察已然存在，但磷蝦直接出現在熱液噴口旁，則是首次被記錄下來。
全都是雌蝦
在 Hook Ridge 區域，裝置採集到四隻個體。樣本雖小，其組成卻令人震驚： 這四隻全是成熟的雌蝦，已準備好繁殖，且不久前才完成交配。
在將近九小時的觀察中，攝影機也在礦物管柱旁拍到了其他雌蝦。這段期間，研究人員一隻雄蝦也沒看見。
在 Quest Caldera 區域，觀察持續了約21小時。在這裡，正在活動的噴口旁已出現了密集的繁殖期雌蝦群。
作為對照，科學家在遠離熱液活動的南極海峽一處普通海床上採集了35隻個體。對照組中是年幼的動物、雄蝦與雌蝦——這是族群慣有的混合組成。
目前還無法斷言深海噴口是磷蝦專門的「產房」。然而，在兩個熱液區域，準備產卵的雌蝦異常佔多數，這很難被視為無足輕重的細節。
沒有陽光也能製造的食物
最大的驚喜藏在動物本身之內。
海洋上層依賴光合作用：藻類利用陽光製造有機物質，而這成為食物網的基礎。但在深海噴口處，並沒有太陽能。
在這裡，食物鏈的起點是由 化學合成所創造。微生物從地殼湧出的硫及其他化學化合物中獲取能量，並將其轉化為有機物質。
研究人員檢驗了磷蝦腸道的微生物群、其組織的化學特徵以及微量元素含量。結果顯示，這些雌蝦確實以與熱液環境相關的微生物為食。化學痕跡也表明，這並非偶然短暫的造訪，而是與噴口的食物及礦物水有過多次接觸。
這改變了慣有的圖像。
磷蝦不僅能從始於陽光的系統中獲取能量。在深處，牠們進入了另一張食物網——那是由地球的化學能所滋養的網絡。
為何要進行這樣的旅程？
垂直移動數百公尺需要能量。對於資源已投入形成後代的雌蝦而言，這趟旅程的代價想必更為高昂。
這意味著，深海環境或許能提供足以抵償如此耗費旅程的優勢。
研究人員考慮了幾種可能的解釋。
首先，熱液微生物可能在雌蝦能量需求極高的時期為其提供額外營養。某些細菌脂質參與了磷蝦卵巢與胚胎細胞膜的形成。
其次，噴口附近的水含有濃度較高的錳、鋅與鐵——這些元素對繁殖與後代早期發育十分重要。與此同時，組織中也發現了高濃度的有毒金屬，包括鉛與鎘。因此，這種礦物環境可能既帶來益處，也伴隨風險。
第三，局部較溫暖的水在理論上能夠加速胚胎發育。但這一假設目前尚未經過實驗驗證。
而最主要的答案也仍未知：雌蝦究竟是在深處直接產卵，還是在進食後返回較靠近表層的地方產卵。
這項研究並未徹底揭示， 為何 磷蝦為何會來到噴口。它確立了某件同樣重要的事：繁殖期的雌蝦確實利用了這個深海世界，並在其中找到了食物。
支撐起龐大世界的小小生物
南極磷蝦看似是種幾乎不起眼的生物，體長僅數公分。但研究人員估計其總質量約為五億噸——這可能是地球上單一物種野生動物中最大的生物量。
鯨、海豹、企鵝、海鳥與魚類都以磷蝦為食。即便是那些不直接吃磷蝦的掠食者，也依賴與這條食物網相連的動物。
磷蝦也參與碳循環。牠們攝取浮游植物，並排出快速下沉的有機顆粒，從而協助將碳從表層水體輸送至深處。
與此同時，其族群正承受著海洋暖化、海冰減少與工業捕撈的壓力。然而，在我們尚不清楚其生命週期最重要階段發生於何處之前，要保護這個物種並不容易。
如果準備繁殖的雌蝦定期利用熱液區域，那麼這些區域就不能被視為孤立的地質奇觀。它們可能是南大洋核心物種之一繁殖所依賴的環境的一部分。
在規劃海洋保護區以及討論可能的深海採礦時，這一點尤為重要。
生命的垂直軸線
這個故事彷彿揭示了海洋中一條隱藏的軸線。
在上方，陽光為浮游植物製造食物。在下方，地球內部的化學能滋養著熱液噴口的微生物。而在兩者之間，一種能夠進入這兩個系統的微小生物正在移動。
磷蝦在水體中搬運物質與能量。地球上最巨大的動物以牠們為食。牠們的存在將表層、深處、大氣與地球的岩石圈連結成一個連續不斷的過程。
海洋再次表明：整體性並不意味著靜止不動。它誕生於運動之中——誕生於上方與下方、光明與黑暗、水與火之間持續不斷的交換。
而或許，這項發現最令人驚奇之處，並不在於磷蝦竟身處如此深處。而在於生命早已將這些世界連結起來——早在人類得以看見牠們之間那條通道之前。
