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“蛟龍?zhí)枴睂?shí)現(xiàn)深海特殊環(huán)境下精確定位采樣
2012-06-20
“蛟龍”號(hào)7000米海試第二次下潛采到的深海樣品。（特派記者陳瑜 微博供圖）
“蛟龍?zhí)枴钡臋C(jī)械手今天從海底取回的沉積物、水樣，讓國(guó)家海洋局海洋二所副研究員劉誠(chéng)剛忙活了好一陣子。在他看來，通過“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器，可以實(shí)現(xiàn)深海特殊環(huán)境下的精確定位采樣，在采樣的同時(shí)獲取環(huán)境特征信息，這對(duì)探尋海底世界的科學(xué)奧秘，具有特別的意義。
劉誠(chéng)剛說，傳統(tǒng)的常規(guī)海洋學(xué)觀測(cè)方法，主要還是屬于隨機(jī)采樣的調(diào)查方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋宏觀的觀測(cè)。鋼纜下放數(shù)千米水深，水平位移很大，無(wú)法控制具體的采樣位置；而拖網(wǎng)的采集方法也很難捕獲能夠快速運(yùn)動(dòng)的海底生物。使用潛水器后，就能實(shí)現(xiàn)精確定位采樣，也能在海底現(xiàn)場(chǎng)對(duì)海洋生物進(jìn)行觀察拍攝。
海洋調(diào)查用傳統(tǒng)的方法，是把各種采水器固定在船載絞車的鋼纜上，鋼纜攜帶采水器下放到達(dá)預(yù)定深度后，通過控制信號(hào)讓采集器關(guān)閉，這樣就封存了海水，然后再回收到船上供實(shí)驗(yàn)分析用。不同的水層，分別包含著不同的物理、化學(xué)和生物信息，這些都是研究海洋環(huán)境特征最基礎(chǔ)的調(diào)查內(nèi)容。
而對(duì)于海洋生物的采集，通常使用拖網(wǎng)和沉積物取樣等方法。
“‘蛟龍?zhí)枴邆渲鶢畛练e物取樣，保壓和非保壓海水取樣以及機(jī)械手直接取樣等采樣功能?！眲⒄\(chéng)剛說，這樣就能夠在深?，F(xiàn)場(chǎng)在對(duì)環(huán)境進(jìn)行觀察和定位后，對(duì)我們感興趣的具體位置進(jìn)行取樣觀測(cè)。比如，目前大家最為關(guān)注的洋中脊熱液口區(qū)，也是通常所說的海底“黑煙囪”，如果使用載人潛水器，就能在觀測(cè)和拍攝記錄熱液口環(huán)境的同時(shí)，直接采取附近的水樣和沉積物樣，甚至直接抓取熱液口特殊生物群落中的生物樣品，而這在以往使用傳統(tǒng)的海洋觀測(cè)方法都是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
“‘蛟龍?zhí)枴杉纳詈Ｋ畼又懈∮蝿?dòng)物比較少，但會(huì)有深海細(xì)菌。”劉誠(chéng)剛說，近年來我國(guó)大洋調(diào)查已經(jīng)分離鑒定出多個(gè)新的海洋細(xì)菌菌株。深海細(xì)菌有耐高壓耐低溫等特點(diǎn)，但由于深海與海表面存在巨大壓差，普通采樣方式采集的嗜壓型深海細(xì)菌樣品到達(dá)水面后無(wú)法存活。“蛟龍?zhí)枴本哂斜翰伤δ?，這樣就可能獲取活體的嗜壓型細(xì)菌進(jìn)行培養(yǎng)，進(jìn)而分析其特殊功能基因和活性物質(zhì)。
下潛任務(wù)中，采集的沉積物樣品同樣意義非凡。在沉積物樣品中，除了生活在其中的多毛類、甲殼類、軟體動(dòng)物等底棲動(dòng)物外，最為豐富的是存在沉積物中的微生物，底棲生物就是靠取食細(xì)菌和沉積物中的溶解有機(jī)質(zhì)生存。近日刊登在《科學(xué)》雜志上的一項(xiàng)新的研究報(bào)告說，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了深埋于海底之下紅色黏土中的一種微生物，它靠著極其微量的氧氣存活，至今已有8600萬(wàn)年之久。
深海底棲生物已經(jīng)不是第一次引起科學(xué)家們的關(guān)注了。此前有研究機(jī)構(gòu)利用深海無(wú)人探測(cè)器，在探測(cè)馬里亞納海溝時(shí)，從海底的表層堆積物中，首次分離出帶殼的海生單細(xì)胞生物有孔蟲類。它們?cè)诜诸悓W(xué)上是未記載的新種類，通過遺傳基因分析顯示，新發(fā)現(xiàn)的帶殼有孔蟲類與現(xiàn)在海洋中常見的帶殼種類大約在8至10億年前走上了兩條進(jìn)化道路，可稱為海底的活化石。
此外，由于深海沉積物是漫長(zhǎng)的歷史歲月中,由海洋上層的沉降物質(zhì)逐漸堆積形成，其中很大一部分是上層浮游生物的骨骼或細(xì)胞體結(jié)構(gòu)殘留部分。因此，對(duì)沉積物的斷層分析，還能反演海洋上層生物群落的演變，以及海洋氣候環(huán)境的變遷。
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