深海生物學: 深海底生物的自然史，一本經典的深海生物學專著
由蘇格蘭海洋生物學會蓋奇教授和英國南安普敦大學泰勒教授兩位國際著名海洋生物學家共同編著的《深海生物學: 深海底生物的自然史》是一本經典的深海生物學專著。本書不僅闡述了深海生物的攝食、代謝、繁殖、發育等特徵，而且對深海生物研究的歷史、方法及時空分佈生態學，以及人類對深海生態系統的潛在影響都有闡述。本書還配有大量經典的海底生物照片，圖文並茂，可讀性更強，更易引起讀者的興趣。在本書之後，極少再有“深海生物學”同類的專著出版。
隨着我國的深海生物學研究步入大發展時期，本書不僅對我國從事深海大洋研究工作的人員有借鑑意義，而且對想了解深海生物的非專業人士來說也值得一讀。
譯者：王春生 鍾小先 周懷陽
2023 年1 月於杭州
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地球表面的2/3 爲海洋所覆蓋，其中90%位於大陸淺海邊緣之外，大多數水深在2 km或2 km 以上。因此，我們有理由認爲在全部固體地表中，深海海底是最爲典型的環境，而棲居在深海海底的生物是典型的生命形態。迄今爲止，由於這個生物棲息地離我們很遙遠，觀察和採集生物樣本很困難，僅極少數科學家對其中的生物有所瞭解，姑且不說浸製標本，活體樣本都少之又少。儘管如此，自從早期大洋考察以來，人類仍對深海中存在生命的可能以及最“惡劣”環境中存在的生命形態本質充滿好奇。
《深海生物學: 深海底生物的自然史》[(英)約翰·D. 蓋奇(John D. Gage), (英)保羅·A. 泰勒(Paul A. Tyler)著; 王春生, 鍾小先, 周懷陽譯. 北京: 科學出版社, 2024.6]旨在對深海環境生物學的已有知識作介紹。深海環境包括幾乎全被沉積物覆蓋的深海海底及其上的覆水層，即海底邊界層（BBL）。已發現的深海動物或深藏在沉積物中，或在沉積物表面活動，並偶爾被深海海流挾帶。現在我們知道，這些動物可以在極深海溝的最深處生存下來，甚至有時達到驚人的數量，顯然它們並未受到1000 atm（1 atm=1.013 25×105 Pa）以上大氣壓的巨大壓力影響，也沒有受到完全無太陽光照射且溫度僅在冰點以上1～2℃低溫的影響。這些生命如何在看似最爲不利的環境中倖存下來？它們是什麼樣的生命形態？深海是某些在其他地方已經絕跡很久的古老生命殘存物種的保護區嗎？從開闊大洋清澈水域表層浮游生物的稀少程度來判斷，深海的食物輸入是很少的，那麼生物種羣是如何在這樣的環境中生存下來的？
▲ 大型世界性海蛇尾萊曼瓷蛇尾（Ophiomusium lymani），“深睡”號在豪豬海灣（東北大西洋）2 km深處拍攝。這個海蛇尾樣本的體盤直徑達27 mm，在海底移動時長腕在沉積物表面留下了淺淺的溝痕[由英國海洋科學研究所A. L. 賴斯（A. L. Rice）博士提供]
▲ 熱泉海葵：a. 迄今爲止因尚未收集到而未被描述過的一種大型海葵，它的觸手長度約爲1 m，迎向洋流；b. 另一種大海葵Actinostola callosi，以及幾個蘑菇狀的尋常海綿Caulophacus cyanae 和Munidopsis subsquamosa 附着在熔岩柱頂部（插圖承蒙法國海洋開發研究院維奧萊納·馬丁提供）
現在人們已經認識到，這些深海生命形式以及它們在浩瀚深海中的全部活動的重要意義不僅限於學術研究。人類數量的不斷增長和工業化的持續發展已導致排放到環境中的廢棄物不斷增加，其結果就是人類在全球範圍影響着他們自身的生活環境。我們所熟知的維持地球上生命生存的海洋/大氣系統的不穩定平衡最終會被這些變化所打破。人們已經認識到，我們必須對大尺度的生物地球化學過程如何控制海洋和大氣的化學平衡有新的深刻了解，認識海洋生物過程的重要性以及海底作爲CO₂ 和其他高毒性元素的巨大儲存庫的重要意義。在廣闊的海洋表層發生的光合作用固定了大量來自大氣的碳。這些碳以有機生物量或無機物骨架結構的形式最終沉降到海底，在海底，它們或者形成深海沉積物被固定下來，或者循環返回水體中。這種海洋“深阱”效應可能隨空間和時間而變化。只有深入瞭解這些生物地球化學循環及其與全球大氣過程的相互作用，人們纔可以預測綜合性人類活動對地球的影響，如大氣CO₂ 含量增加。
▲ 根據德梅拉拉深海平原的兩個位點（4.4 km 和4.8 km 深處）和比斯開灣一個位點（4.1 km 深處）的沉積物捕獲器和芯樣樣品，推斷出的有機碳輸入和歸宿的平均值示意圖。圖中的數值代表碳流量平均值，單位爲mg/（m² ▪ d）（引自Rowe & Deming，1985）
上述問題以及與此相似的問題纔剛剛開始引起人們的注意，更不必說回答了，許多重大發現毫無疑問將留待日後完成。誰曾設想過，外來動物區系“綠洲”的存在與熱泉密切相關，熱泉周圍存在的生物量可能比水下其他任何地方都高得多。更引人注意的是，這些“並行”的生態系統所需能源並不是來自太陽，而是來自細菌引發的化學變化。
深海喚起了科學界某些思維最爲活躍的學者的好奇心，這些學者在過去的20 年間促進了理論生態學新思想的建立。在深海生物學中，由於資料極其匱乏，有時某些觀點可能被堅持和保留下來，卻遠未能得到證實。同時，許多過去的想法和假設現在已經不再適用，新的觀點不斷涌現出來並取而代之。然而，我們是否已經積累了有關深海動物、它們的生活方式、它們與所處環境的相互作用以及它們的生物地球化學活動的足夠信息來對生態學作出粗略概括，這依然值得商榷，特別是現在我們對浩瀚海洋的研究還很少。
▲ 不同類型的表面痕跡圖及其可能的成因（括號內）；a. 平滑曲折脊狀，有時與排出的糞球一起出現；b. 玫瑰花形或“輻條形”，從掘穴的洞口向外呈輻射狀（攝食表層沉積物的多毛類或螠蟲）；c. 簡單的凹槽，可能是直的也可能是彎的（海葵，軟體動物?）；d. 糞圈，或糞 “疙瘩”（海蔘排泄物）；e. 糞圈和糞環（紫腸鰓動物）；f. 海蛇尾（上部）和海星遺留的痕跡，海蛇尾腕移動導致的痕跡；g. 雙犁溝，有時有“細褶皺”（不規則海膽動物）；h. 4 排“踩出來的”痕跡，靠裡一對間隔很小的印記，靠外有一排痕跡[平足目海蔘，如底遊參屬（Benthodytes）或哈德海蔘屬（Paelopatides）的痕跡]；i. 分支的隆脊，帶邊分支的隆脊（未知來源）；j. 羽毛狀（“鯡魚骨”）痕跡（魚類？）；k. “踩痕”，直線或者彎曲，旁邊有穿孔（海星的蹤跡？）；l. 雙溝槽，凹槽隔開的兩條隆脊（板足目蝶參屬）；m. 間斷的凹槽，一連串的小孔，有時成對或幾排平行（魚類、十足目甲殼綱動物）；n. 細小射線狀玫瑰花形，或“輪輻狀”，環繞洞穴（多毛類？）；o. 環繞洞穴的帶分支玫瑰花形（雙殼類動物、星蟲類動物、多毛類？）（根據Ewing & Davis，1967；Heezen & Hollister，1971；Kitchell et al.，1978b；Mauviel & Sibuet，1985；Young et al.，1985 重新繪製和修改）
我們希望本書能夠傳達給讀者我們自己在認識深海底棲生物過程中的興奮之情。我們在寫作時試圖避免全面歸納，旨在提供像理論那樣“確鑿”的資料，以便讓讀者在相互對立的論點之間作出判斷。然而，自有幸對深海進行研究以來，我們對深海及深海種羣特性的認識在短時間內迅速發生着變化，這也凸顯了我們現有數據的匱乏以及在研究中衝破教條思想限制的必要性。
在本書編寫過程中，我們審慎地着重敘述深海底棲動物並概括關於這些動物的自然史的資料。這些資料大部分來自我們收集的拖網標本或海底照片，也有一些來自深潛器的觀察。採用的方法在本書前面的章節中作綜述。後面的章節涉及整個羣落結構與分佈，並試圖瞭解與底棲生物活動有關的過程。後面的論題可能需要非常專業的設備，能在海牀上進行自主測量，而不受制於水面船隻。讀者可以在相關章節中找到這些專業儀器設備。
▲ 建議在太平洋深海底採集錳結核礦使用的系統：a. 連續剷鬥系統；b. 氣壓（ai）和液壓（hp）泵提升系統或安裝在採礦機（co）上的電子泵提升系統；c，d. 遙控採集車，無論是繫留式（c）還是自主式（d）採集車（rv），它們都沿着海底爬行，收集並破碎結核，在圖c 中，通過浮管（bp）將礦漿輸送到中繼站或中間艙（bu），再通過硬管（rp）輸送到母船上。圖d 所示的法國概念集礦系統，包括一組在海底以帶狀模式作業的採礦車車隊，每輛車收集結核並將其存放至半潛式平臺（ssp）上，然後再下沉至海底繼續採集並裝載另一批結核（源自Knecht，1982）
本書適合對生態學過程感興趣的高年級本科生和研究生。對於那些想學習更多有關地球上最大的生態系統生命知識的熱心的非專業人士，我們同樣希望本書能令他們感興趣。最後，本書要將深海生物學進行全面概括是不可能的。但是，我們會盡可能地引導讀者縱覽生物學家以及在各自領域內比我們更權威的其他專家所著述的文章。
我們希望本書不僅爲所有對深海感興趣的人提供有用的入門指南，而且激勵他們查找與這一環境生物學有關的與日俱增的文獻資料。
本文摘編自《深海生物學: 深海底生物的自然史》[(英)約翰·D. 蓋奇(John D. Gage), (英)保羅·A. 泰勒(Paul A. Tyler)著; 王春生, 鍾小先, 周懷陽譯. 北京: 科學出版社, 2024.6]一書“譯 者 序”“前言”，有刪減修改，標題爲編者所加。
DEEP-SEA BIOLOGY:
A Natural History of Organisms at the Deep-Sea Floor
審圖號：GS 京（2024）0401 號
ISBN 978-7-03-078623-4
責任編輯: 馬 俊 郝晨揚
本書全面介紹了棲息於深海環境中的生物的自然歷史，描述了多樣化的動物區系，並綜述了採集與研究這些生物的方法。通過探討生物覓食、呼吸、繁殖、生長和擴散的過程，本書闡述了這些深海生物的生態學特性及其與它們生活的極端環境之間的關係。最後，本書探討了人類活動對這個地球上最大的生態系統的初步但可能重要的影響。
本書適合高年級本科生和研究生以及海洋學和海洋生物學領域的研究人員閱讀。
（本文編輯：劉四旦）
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