第6章 深海生存之谜

海洋到底有多深？海中各类生物要在多深处才能生存？这是古代科学家最感疑惑的两个问题。亚里斯多德的海洋研究，在公元400年到900年的黑暗时代就不再被研讨，直到公元1300年后，研究大洋深度的兴趣才再度兴起。但是人类2000多年来的研究，有决定性的答案，还是18世纪的事哩！

过去的科学家为了测出海的深度，而准备了几千尺长的绳子放人海中，可是绳子从未碰到底，以致无法测出海洋深度。因此很多人相信：大洋是无底的。

首次试验深海探测的是英国科学家康士坦丁·约翰·菲浦斯，公元1773年他乘坐英国军舰赛马号，将绳子绑上锤子，在冰岛和挪威之间，测出水深约1230米，这个深度记录维持了30年之久。

在菲浦斯致力于海洋深度及深层水温的测定时，其他科学家则忙着调查水中生物，他们缓慢开动船只，收集各种标本，不但征服了浅水域，更进一步地潜入深水中，收集多种活的有机体。自此以后，有关海中生物问题，成为争论的对象。

法国生物学家法兰斯·菲兰，在1804年完成了世界一周之旅后，加入了有关海洋生物生存的争论。这次旅行中，他做了各种大洋深海水温的测验，得知水域愈深，水温就愈低。因此菲兰深信生物不可能在此生存，但他无法对这个推测提出任何有力的证据。

1818年，英国船员约翰·罗斯（后称约翰爵士），带着一种测深与采取标本双功能的装置前往北极海，约翰将这个机器命名为“深海夹”，因为它能夹住海底的东西，并将之捞出海面。

1819年9月1日，这个深海夹在大西洋水域，由舷侧投入海底，系在深海夹的绳索不停地旋转，下降6000尺之后，深海夹终于碰到海底，并抓起2.7公斤的泥沼。约翰下令摇起绳索，船员们好奇地期待着深海夹的出现。

深海夹终于出水，泥沼由夹缝间滴落。在软软的泥沼上，发现了一堆堆正在蠕动的车轮虫，这证明了菲兰的推测是错误的，此处大洋不但没有被冰层覆盖，甚且有生物生存。于是科学家又怀疑：这是大洋最深处吗？是否有尚未发现的深处是生物无法生存的？

在这群科学家当中，以英国生物学家爱德华·霍布斯最杰出，他出生于英格兰与爱尔兰之间的小岛屿——曼岛。少年时就热衷于故乡悬崖海岸的探险，大学后才离开家乡，然而他仍经常冒着危险以渔船渡过爱尔兰海。

霍布斯和亚里斯多德一样，利用浚渫机和拖网收集海中生物，加以观察、解剖、调查，不久便成为英国最具权威的生物学家之一。当他成为爱尔兰海域栖息动物学家后，对深水域生物更感兴趣。在一个偶然的机会，霍布斯加入了英国观测船米贡号探测行列，参予制作地中海与爱琴海水域图的任务。

1841年起霍布斯正式从事船上生物研究，一年半的时间，霍布斯利用浚渫机完成1380尺的测深工作，浚渫机挖出了许多海盘车、介类。

霍布斯将旅行中及以往的试验所得的经验，将海洋生物予以系统的分类，并以各种生物状态（即海洋生物的分布、栖息与生活环境）把海洋水域分成四个阶层。

一是沿岸层，指高潮水面及低潮水面间之水层。此层因日光、空气周期性的曝晒，海藻繁盛，是软体动物群居的地方。

一是薄明层，指退潮时的海面到深度六、七十尺的倾斜部分，褐藻类茂密，无脊椎动物群居并以此为食。

在75尺以下的水深部分，霍布斯发现了很多的甲壳类和成群的鳕鱼、大比目鱼等食用鱼，霍氏将此层命名为珊瑚层，其深度界限在水深300尺左右。

他并认为1800尺以下水层看似无底的海洋，水压、光线、温度可能不适合生物的生存。植物因无日晒而死亡，赖植物为生的动物也就无法生存，而那些以动物为生的动物更不用说。因此，霍氏称此层为“无生物层”。这一点有点令人不解，因为约翰·罗斯曾在6000尺发现了车轮虫类，因此不晓得是霍布斯不知约翰的发现？抑或是他不以为车轮虫为大洋底的居民？

1860年（霍氏死后第6年），埋设在地中海海面下7200尺的海底电缆线破损，经过一番艰难工作后，修补工将破损的电缆线拉出海面。令人惊讶的是，电缆线上竟附着了深海性珊瑚（珊瑚是附着生物）。当电缆线一尺一尺地从海中拉出来时，其它的附着生物也一一出现，这项意外的发现成了反驳霍氏1800尺以下无生物生存理论的最佳证据。

然而这强有力的证据，仍没有打消人们对无生物层存在的观念，许多科学家依然认为，深海水温接近冰点，每一立方公分的水具有二十八公斤以上的压力。在黑暗无光的深海底，竟有生物生存，是件不可思议的事。（在海里，每下降一尺，每一立方公分的水就增加12公斤的压力。）

为证明无生物层的存在，英国生物学家查理兹·威维尔·汤姆逊爵士，以科学方法展开详细的观察。1868年，汤姆逊驾着向英国海军部借来的小炮艇莱德尼号出航，这艘炮艇备有深海用的浚渫机。汤姆逊浚渫了苏格兰北海岸400海里外的法罗群岛，到南方直布罗陀海峡间的大西洋底，在水深3600尺的深海底，捞上生物。

1869年和1870年间，汤姆逊驾驶英国海军部的另一艘普派英号出航，将浚渫机放人大洋收集海底生物，最深处竟达15000尺。由此可见，黑暗的深海里依然有生物生存。人们所知的深渊或深海层，阳光根本无法到达。深海层是世界最大的生态系，约占地球表面的1/2。专家们将它分为上限、下限，上限是指海面下6000尺，下限则是6000尺以下至大洋底。

1872年12月7日，伦敦东方约48公里的夏念斯港，一艘英舰正准备航向英格兰南方的朴资茅斯，这次航行是人类海洋探险中一次创举，至今在科学上仍保持其记录。不明其意义的旁观者对它的装备或许会觉得很奇怪：18门大炮，因为要安置过多的科学仪器而被拆掉了16门，所以，这艘船不适合与敌人作战。而3年半的航海期间内，所遇到的敌人，也只是冬天和坏天气而已。这次的冒险旅行，除了北极以外，世界上各地区的海洋皆列为航程之内，所预定的路程是68890哩，指挥官是英国海军乔治·S·尼尔，但是实际上主其事者却是查理兹·威维尔·汤姆逊。

这艘英国海军战舰挑战者号，重约2306吨。船上虽然装备着辅助航行的蒸汽机设备，但是在航海期间，大部分是用帆来航行。其船名“挑战者”，与这次航海的性质十分符合，为了要向广大的海洋深处挑战，英国王室特地从英国海军总部借来这艘战舰。

挑战者号上的自然科学家，包括约翰·缪雷、H·N·莫兹利、鲁道鲁夫·范·威里莫逊、卜卜威尔托及 J·Y·布加纳等人。

航行途中，科学家们在设备完善的研究室中从事研究工作。其中一个研究室，设有分析海水物质的装备，另外一个研究室，则安装着研究海中动植物的仪器。

挑战者号在西太平洋马里亚纳群岛附近的海域，测得26850尺的深度。如今我们知道，太平洋附近的海域，是世界上最深的地方，在属于马里亚纳群岛的关岛西南方320公里处的马里亚纳海沟，其最深的海渊深达36198尺。

在如此深的海域里，为研究其生物状况，挑战者号利用浚渫机和曳网，从深海中拉上了很多的小生物、植物，并加以分类，结果分出了4717种及715科。这些动植物大多数是人类前所未见的，因此更确定任何深海底，都可能有生物的存在。挑战者号在超过19000尺的海底中，仍发现了无数珍奇的生物。但是在海底600尺以后，就没有植物存在了。

挑战者号上的科学家们研究了生物如何在压力大而又黑暗的深海中生活后，提出了几点结论。

生存在12000尺的生物，其中有一部分是以自己的器官发出强光，另有一种是具有非常好的眼睛，能借着极其微弱的光线看清四周环境。更有一种生物则没有视神经，但是却有非常敏捷的触觉神经。这些生物，都赖着他的特殊器官或者是功能，才能在如此深的海域中生存。

海底动物在19000尺深的海中，每一立方公分受到223.5公斤以上的压力。在如此压力下，它们是如何地生存下去？化学家J·Y·布加纳终于找到了答案。

布加纳利用实验用的玻璃管，将两端封住，用布包起来后，再放人有孔的铜制容器中，然后把容器及布包的玻璃管，从船舷处放人12000尺深的海中，经过一段时间后，再将容器及玻璃管拉上来。

布加纳发现铜制容器被压扁了，同时，放在容器内的玻璃管也粉碎了。这种有洞的铜制容器通常被用为保护测定深海水温之温度计，依布加纳过去的经验，即使将铜制容器放入一二〇〇〇尺深处，也能完整地收回。然而在这次实验中，却无法保持安全。

布加纳为此做了一个恰当的解释：海面上被密封的玻璃管内有一气压的空气在到达海中一个深度后，管外的压力比管内压力大时，管子因而被压扁；如果容器穿有孔，在水尚未流人洞孔时，巨大的水压已将容器壁压挤到内侧了！

如果将这些窗口打洞，加入一些水，再放人海中，使容器内侧与外侧的压力相等，容器内的温度计就不会被压扁。因为容器内外的压力大小相等，虽则容器放至最深的海底，也能完整地被拉回。

明白了这个原由，也就说明了动物能在巨大压力的深海里生存之事实。它们体内的压力与外面的压力是一样大，根据这种概念，挑战者号科学家们下结论：在任何深海，都可以发现生物。而另一个要素——低温，则被证实是不会影响生物的生存，而只是造成生物种类的不同罢了。

挑战者号在南大西洋较冷的水域里，发现了更多的海洋生物，这些生物被称为浮游生物（希腊语意漂游）。这些多数微小的动植物浮游生物，是海洋生态系金字塔形食物链中的基底。植物性浮游生物多半是硅藻类（单细胞藻类），利用日光、二氧化碳、矽物质或水合成食物，这些植物性浮游生物成为动物性浮游生物的食物，动物性浮游生物又成为更高等动物的食物。在金字塔的顶点，是大鱼和栖息水中的肉食性动物。

挑战者号3年半的航海，给予海洋生物学上有关深海生物谜题一道曙光；挑战者号在362个停泊站进行水温测定。利用自动关闭的瓶子，在各个停泊站采集海洋生物样品；他们利用每一个机会进行测深，采取海底标本。根据所有的资料，制作记有海洋深度的海图；最后挑战者号将36260平方公里的海底，全部画入海图。

汤姆逊并用自记温度计测出深海水温接近冰点。这个方法能将最高温和最低温记录下来。将数个画有间隔的温度计绑在测深绳上，放在穿有洞孔的铜制容器，再连同绳索放到海里某个深度后，再拉上水面，然后将各个温度计的温度记在表格上，此图表便成为某处温度分布图。科学家们利用此种仪器，在各停泊站测定其深度、水压及海水密度。

另一件至今仍具有重要意义的发现是，大洋底部大部分为锰所覆盖。锰块的大小，约0.5公分至25公分，除了锰外，也含有丰富的铁、镍、铜、钴，此外还有铝、镁等等金属物质。这些满覆矿石的洋底现在正由海洋矿山公司开发中。

1876年5月，挑战者号沿着英吉利海峡返回朴资茅斯港，结束了这段航海。这次的航行中，鲁道鲁夫·范·威里莫逊因丹毒而病故，另一个船员则被下降的浚渫机缠住脚，被抛到海里而遇难，但是挑战者号仍然带着丰富的资料回到祖国。这些报告资料，整理之后编成两卷书，有29500页之多，这些记录成为现代海洋时代开拓先锋，被称为“海洋学的圣经”。

另外一位终身献予海洋研究的是摩纳哥皇太子亚伯特一世，他从1885年到1915年，搭乘自己的游艇到地中海、大西洋探险，并将自己的研究结果，写成好几部书，对协助大众注意海洋学的功绩不可没。1910年，他在摩纳哥设立了世界最著名的海洋博物馆。

这些初期的拓荒者，研究的范畴大部分是在较暖和的水域，但是极为寒冷的北极海域，也有人前往探险；1893年，全长384米的福拉玛号，从挪威卑尔根起航，在挪威动物学家南森·佛雷特福指挥下向北航行。3年之间，南森向险恶的北极挑战——在福拉玛号越过无限大的冰原后，便开始漫长、艰苦的徒步旅行。从一开始福拉玛号就被封在冰河中，船被封闭后的35个月期间，船上的人员从事各种科学工作：测定海面或海水温度，透过在冰中打洞的洞口测量深度，研究有关气象学的环境条件，每隔3天便测量随冰河漂移的船只位置。

南森发现，北极海北部与一般学者的猜测不同，它并不是浅海。因为测深仪器曾数度碰到比12000尺还深的海底，同时，这些海域并不是无生物层。公元1894年5月，福拉玛号乘员观察现在被称为“初夏的浮游生物花盛期”，许多生物在融解的冰下活动，无数的硅藻类成群地繁殖着，在冰上形成了褐色的斑点。在显微镜底纷纷出现各种藻类，是鲸鱼等北极动物的食粮——食物链的金字塔底。

1895年3月14日，南森和一位同伴计划用狗橇深入探险区。那时福拉玛号位于北纬83度47分——距离北极约773公里——这两位探险家到达尚无人类踪迹的地球上最北之处435公里以内，但由于冰雪之故，不得不折回。

1895年8月，他们到达法兰斯约瑟夫·兰德群岛。在此，因为被冰封闭，被阻隔了9个月，在得到英国北极探险队援助后才脱离险境，福拉玛号也因而获救。

南森表现了海洋学家为了探知海洋生物，不怕危险地向海洋挑战的勇气。但是人类无止境的勇气与永不满足的好奇心，并不因为这些成就而自豪，为了亲自观察海洋里的奥秘，更展开了潜入黑暗深渊的计划。