海底热液泉简述

形成的原因

热液活动一般与岩浆活动有关。目前科学家对这种垂直的热液 泉现象还没有一个完全的认识。只得知洋中脊是多火山多地震 区，岩石破碎强烈，海水能通过破碎带向下渗透，正好在火山 喷发线中心上，渗入的冷海水受热后，热量能导致海水和水蒸 气的混合物在地表下层，以热泉形式从海底泄出，但是至今还 没发现蒸汽气泡。在冷海水不断渗入、热海水不断排出的循环 过程中，洋底玄武岩中铁、锰、铜、锌等元素溶于热海水中， 成为富含金属元素的热液而喷涌出来。由于洋中脊是大洋板块 的分离部位，那里的岩石圈地壳最薄弱，因此又是地幔柱最好 的突破口。热泉水带上来的物质多金属硫化物或氧化物，它们 沉淀在热泉喷口周围，形成具有经济价值的“热液矿床”。喷 发过程中还有丰富的可溶解金属元素，部分金属元素在热液中 被溶解消失。所产生的硫化物对细胞色素有毒害作用。
生命的存在

科学家一开始不知道微生物群落是如何在完全黑暗的环境下生存与大 洋底部以，后来知道是通过化能合成，而不是太阳能。硫化细菌在19 世纪就被科学家认知了，它们在沉淀物中有特殊的作用，当含氧量低 于0.1ml L-1时，硫化菌将有机物质氧化成为其它氧化物。大多为硝酸 盐和硫酸盐，来供有机生物的新陈代谢，代谢产物为氨硫物质，成为 潜在的能量来源。当氧气充足时，硫化菌可以用这些能量来产生一系 列的碳吸收反应来生产有机物，就像光合作用当中的暗反应一样。细 菌堆积沉淀物有5cm厚，这些细菌以降解硫化物为能量来源，其它生 物以这些细菌为食。热泉生物能够生存完全是依靠化学自营细菌的初 级生产者。在黑烟囱喷出的热液里富含硫化氢，这样的环境会吸引大 量的细菌聚集，并能够使硫化氢与氧作用，产生能量及有机物质，形 成「化学自营」现象。这类细菌会吸引一些滤食生物，或者是形成能 与细菌共生的无脊椎动物共生体，以氧化硫化氢为营生来源，一个以 「化学自营细菌」为初级生产者的生态系便形成了。不同的动物群对 于硫化物和氧化物的浓度需求不同，还有的细菌通过氧化甲烷将碳转 化为复杂的氧化物来获得能量。还有的利用氢元素或金属元素，比如 2价铁转化为3价铁或者2价锰转化为更高级别的价位。

海底热泉是指海底深处的喷泉，俗称 海底“黑烟囱”，原理和火山喷泉类 似，喷出来的热水就像烟囱一样，其 后发现的热泉还有有白烟囱、黄烟囱。

实际上，海底热泉的活动并不一定形 成烟囱。早在 20 世纪 60 年代，科学家 们在红海发现了许多奇异的现象，比 如水温和盐度偏高，接着就出现了高 温卤水。 1967 年，在一处海渊中发现 了在热泉周围形成的海底多金属软泥。 它们大多是硫化矿物。除了大量铜、 锌、锰、钴、镍外，还有金、银、铂 等贵重金属。
庞贝蠕虫alvinellapompejana科学家发现一种新的生物叫庞贝蠕虫它比地球上任何一种生物都耐热大约有成人的手指那么粗它们喜欢把巢穴安在热液泉边上科学家之前认为没有生物能在55度以上的环境下生存但是庞贝蠕虫可以在最高温80度的环境下生存可以承受最高温度100以上
海底热泉 submarine hydrothermal vents
庞贝蠕虫（Alvinella pompejana）

科学家发现一种新的生物叫庞贝蠕虫，它比地球上任何一种生物都耐热，大 约有成人的手指那么粗，它们喜欢把巢穴安在热液泉边上，科学家之前认为 没有生物能在55度以上的环境下生存，但是庞贝蠕虫可以在最高温80度的环 境下生存，可以承受最高温度 100℃以上。庞贝虫一般在一个类似皮管的东 西里，最大的庞贝蠕虫又12mm宽，95mm长。它们用分泌物自石头烟囱的 岩基上堆起一条细长的管子，就像珊瑚虫一样，身体就蛰居在里面，通过水 下仪器可以看到，这些蠕虫有时会爬出管居而在四周游荡。经测量，那里的 中心水温高达105℃。蠕虫们还时不时地来到“室外”，在离它们的“居室” 约1米的范围内游荡，而在1米处的水温已接近海底冷水，只有2℃左右。是 目前所知地球上最耐高温、最耐温差的动物。它与珊瑚虫一样，是一种共栖 动物，与它“相依为命”的还有一种丝状细菌，它们依存在蠕虫的背部，蠕 虫为细菌提供培养基并保持细菌周围的水不断地更新，蠕虫则依靠细菌的分 泌物为生。
生物群落
在这些热泉里生活着众多的生物，包括管栖蠕虫、蛤类和细菌等兴旺发达的生 物群落。这些生物群落生活在一个高温（热泉喷口附近的温度达到 300 ℃ 以 上）、高压、缺氧、偏酸和无光的环境中。首先是这些化能自养型细菌利用热 泉喷出的硫化物（如H2S）所得到的能量去还原CO2而制造有机物，然后其他 动物以这些细菌为食物而维持生活。迄今科学家已发现数十个这样的深海热泉 生态系统，它们一般位于地球两个板块结合处形成的水下洋嵴附近。它们的生 长速度非常快。以贝壳来说，由于它们是滤食性动物，会有鳃、消化系统及进 出水口器官；可是海底热泉的贝壳不一样，它们消化系统及进出水口已经呈退 化现象，海底细菌则会住在它们的鳃里面，等到繁殖多了，就会被贝体利用， 于是贝壳的生长速度也变得非常有效率。
结语

生命的起源可能与热泉生态系统有关，这是20世纪70年代以来，部分学者提 出的观点。
热泉生态系统之所以与生命的起源相联系，主要基于以下的事实： （1）现今所发现的古细菌，大多都生活在高温、缺氧、含硫和偏酸的环境中， 这种环境与热泉喷口附近的环境极其相似； （ 2 ）泉喷口附近不仅温度非常高，而且又有大量的硫化物、 CH4 、 H2 和 CO2等，与地球形成时的早期环境相似。
世界海底热泉大概分布位置

977年，美国“阿尔文”号深潜器再次对位于太平洋东部的附近洋底进行考察 发现了第一个热液泉。热液泉在很深的水下，平均在2100米水深，位于北纬 21度附近的东太平洋隆起的脊轴上的热泉，在一条长7千米、宽约200-300米 的狭长型条状区，分布有25个以上的热泉“烟囱”，各“烟囱”的热泉温度 变化各异。其中东北段热泉新喷出的水温较低，为5-20℃，水质也较清流澈， 因而此处生物繁茂。而西南段喷口新喷出的水温较高，最高达400℃左右，水 质中所含成分十分复杂，致使喷口处形成了块状硫化物堆积。堆积物将喷口 围成1-5千米高的圆形状，形成“黑烟囱”。

大管虫（giant pipe worm、 革质或胶质栖管。体光滑圆柱状，头部 (前端)特化为漏斗状的鳃冠(触手冠)，附 着在岩石或沙地上。大管虫幼体时有口 和消化道，细菌可以大量进入，随着管 虫的生长，口部和消化道慢慢就消失了， 细菌就存在于大管虫体内，通过化学合 成来为自己和管虫供给食物，属于共生。 细菌在管虫的营养体部位，管虫是热液 泉口最大的生物，最大高度有3米。

由此，部分学者认为，热泉喷口附近的环境不仅可以为生命的出现以及其后的生 命延续提供所需的能量和物质，而且还可以避免地球外物体撞击地球时所造 成的有害影响，因此热泉生态系统是孕育生命的理想场所。但另一些学者认 为，生命可能是从地球表面产生，随后就蔓延到深海热泉喷口周围。以后的 撞击毁灭了地球表面所有的生命，只有隐藏在深海喷口附近的生物得以保存 下来并繁衍后代。因此，这些喷口附近的生物虽然不是地球上最早出现的， 但却是现存所有生物的共同祖先。