深海下雪就是从浅海坠落到深海的一团又一团的有机物碎片。那些在海中从上向下坠落的生物碎屑也被称为海洋雪。其中,一些雪花”要经过数周才能到达海底,原因概述如下:
由于一些动植物会在临近海洋的地方死亡、腐烂,他们的残骸就会落向海底,就像树叶和腐烂物落在森林中的土壤层一样。除了死亡的动植物外,海洋雪还包括粪便、砂子、煤烟和其他无机物。
腐烂的物质之所以被称为海洋雪”,是因为它们看起来有些像白色的小绒毛。在下降的过程中,雪花”也会变得越来越大,其中一些雪花在到达海底时直径甚至达到几厘米。一些雪花要经过数周才能到达海底。
这些连绵不绝的海洋雪为许多深海生物提供了食物。许多在深海的动物靠过滤水中的海洋雪或者食用海床上的海洋雪为生。美国国家海洋和大气局的科学家和其他人曾测量过这其中的可用物质,发现其中有大量的含碳化合物和含氮化合物能够被深海中的食腐动物所利用。再较浅的水域,物质因为分解程度较低而变成泥泞的泥”覆盖在海底,在这里,它们会被生物进一步的分解。深海海底约四分之三都被这种厚厚的、光滑的软泥所覆盖。这些软泥每一百万年才能增厚六米。
海底也会下雪?
海洋表面波涛汹涌,而深邃的海底除了漆黑一片,是否也会呈现其他景观呢?其实,深海之下也有另外一番景致,那就是一年四季不停飘落的“海雪”。
美国的一位海洋生物学家在乘深潜器在大洋深处考察时,发现探照灯所照之处的海水中,映射出雪花纷飞的景象。后来越来越多的海洋生物学家在深海考察时,也见到了类似的“雪景”。
事实上,形成“海雪”的物质并非冰晶物,而是大海中的悬浮物。科学家发现,“海雪”不仅是浮游生物,海水中大量生物死亡分解后的碎屑、海洋生物的排泄物、大陆水流带来的颗粒等都可以作为合成“海雪”的原料。
那么,这些颗粒为什么看起来像雪花一样“纷纷扬扬”呢?
原来,海水中有一种光合细胞,在代谢过程中会生成一种像蜘蛛丝一样具有很高黏度的营养物质——黏多糖。这些颗粒在海水中相互碰撞结合,并形成大型絮状悬浮物。当它们结合到足够大时,就会慢慢下沉,如同片片雪花飘落。
此外,又由于光的折射作用,水中的物体看起来比实际的要大,所以悬浮物质看起来像雪花一样。加上悬浮物与海水比重差不多,能在海水中随流飘荡,所以展现在人们眼前的仿佛是雪花飞舞。
本文由北京市第六十五中学高级教师李艳芝进行科学性把关。
奇妙的“深海飘雪”
大自然千变万化、千奇百怪的现象层出不穷。我们都知道陆地在寒冷的冬天会下雪,但你听说过海底也会下雪吗?深海飘雪的奇观到底是怎么回事呢?
意外发现
1973年的夏天,海洋科学家们为了执行“美法联合大西洋洋中脊水下考察计划”,乘船来到大西洋维纳斯海山海域。科学家们准备利用“阿基米德”号深潜器,潜入海底,对洋底断裂缝进行实地考察。
海洋学家们驾驶“阿基米德”号深潜器缓缓地潜入洋底。当深潜器下潜到2500多米的深海时,科学家们透过观察窗,意外地发现在探照灯所照亮的水体中,有无数像陆地上的雪花一样的东西在海洋里飞舞着,异常壮观。海洋科学家们虽然多次下潜,考察过不少大洋,但从来没想到大洋深处会有如此壮观的“雪景”,这种景象令他们惊叹不已。
何为海雪
刚发现雪景时,科学家们并不了解这些“雪”是什么,也不知道为什么深海有如此美丽的“雪景”。为了弄清真相,科学家们开动机械臂,把海水中的“雪”收进取样器中。等到考察结束之后,他们把收集到的标本送到实验室进行分析研究。
研究的结果表明:科学家们看到的絮状物并不是“雪”,而是海底的一些浮游生物,根据它们的特征,科学家们把这种絮状漂浮物命名为浮游生物雪。
后来,许多科学家都开始关注大西洋深处的浮游生物雪。之后又有人下潜到深海中,对这一现象进行了深入的考察研究。他们在欣赏这奇妙的景色时,还产生了这样的疑问,深海“雪景”只是浮游生物吗?除了浮游生物外,其他物质能不能形成“海雪”呢?这些专家通过对大量深海浮游生物雪的研究,发现形成“海雪”的物质,除浮游生物外,还有各种各样悬浮着的颗粒,如生物尸体经过化学作用被分解成的碎屑,还有一些生物排泄的粪便等。那么这些物质就真能构成那纷纷扬扬的“雪景”吗?
光中雪舞
为了进一步对深海雪景进行研究,科学家们不断搜集相关信息。终于,科学家们发现,“海雪”奇景并不是随时随地都会发生的,它只在探照灯照亮的区域内才会出现。
因此,科学家们得出结论,“海雪”奇景是光作用的结果。这一现象和我们日常见到的许多现象一样,比如当阳光从门缝或者窗户射进房间时,便可以看见光束里飘动着闪闪发亮的灰尘。深潜器上的探照灯的光和射进房间的阳光一样,絮状物或生物尸体碎屑、生物粪便等就像尘埃,因此最后形成的景观也大致相似。
当探照灯的光射向漆黑的深海时,浮游生物、生物尸体碎屑、生物粪便等便反射出闪亮的白光,同时由于光在水中的折射作用,在水中的悬浮物看起来就比实际的要大,给人们的感觉和雪花一样。
有待进一步研究
人们对深海雪景的研究只是刚刚开始,深海中的浮游生物雪多由浮游生物的絮状物、生物尸体碎屑及其粪便物组成,含有大量的养分,因此它是深海鱼类及其他生物的最佳食物。在幽暗的大洋底部,我们的研究还是受到很多限制的。
要搞清深海浮游生物雪的形成机理,以及它在大洋深处的变化还是非常困难的。
由于海洋深处太黑暗了,而且深潜器的探照灯光照亮的区域也是有限的,再加上海洋深处又有巨大的压力,这些都阻碍了科学家对“海雪”进一步的研究。由于受到这些限制,人们对大洋深处飘雪的奇观,至今还只能了解其现象,而无法解释其形成的奥秘。
海底会下雪吗?
海洋雪
在深海中,由有机物所组成的碎屑向雪花一样不断飘落,称作海洋雪。海洋雪主要由有机物碎屑所组成,起源于海洋上部透光层的有机物生产活动。海洋雪可以被视作深海和底部栖生态系统的基础,因为阳光不能到达这里,深海生物严重依赖海洋雪作为能量来源。
海洋雪的组成包括:已死或将死的动植物(浮游生物)、原生生物(如硅藻)、细菌、粪便颗粒、泥沙和尘土等。“雪花”(多成团或丝)是较小的颗粒被含多糖的黏性物质粘在一起形成的大的聚集体。这种多糖称作“透明胞外聚合物颗粒”(transparent exopolymer particles, TEPs),是由细菌或浮游生物产生的天然聚合物。随时闲推移,这些聚集体直径可长到几厘米,需要几周时间才能飘到海底。
然而,海洋雪中大多数的有机物不能到达海底,而是在头1000米飘浮过程中,被微生物、浮游动物和其它滤食性动物消费掉。由此,海洋雪可以被视作深海和底栖生态系统的基础,因为阳光不能到达这里,深海生物严重依赖海洋雪作为能量来源。在上层海水中未被消费掉的少量物质进入了海底表面的软泥,进一步被生物活动降解。
海洋雪目前得到微生物学家的重视,因为上面附着有微生物群落。最近研究发现被海洋雪运输的细菌可能和以前从海底分离出的细菌交换基因。在这样广大的区域里也许存在尚未被发现的适应高压、低温的物种,能够应用于生物工程或者制药。
海洋雪的产量随光合作用强度和洋流季节性地波动,也就是说春天更大一些,因此一些深海动物的繁殖周期与此同步。
在全球碳循环中,海洋雪的作用可能在一定程度上减轻温室效应:大气中以二氧化碳形式存在的碳被浮游植物固定,随后以海洋雪的形式被传送到洋底,在很长时间内不会再进入大气。大洋温度的不断上升可能引起海水的进一步分层,并导致深海碳储藏率的下降。
与心爱的人看海洋雪、会有天长地久的感觉。