科学家发现目前最深的化能合成生态系统和甲烷储库

近日，由中国科学院深海科学与工程研究所主导的国际研究团队，在西北太平洋的千叶-堪察加海沟和阿留申海沟发现了一个惊人的海底生态系统——在深度达到9,533米的深渊海底，存在着目前已知最深的化能合成生命群落及伴生地质流体活动。

科研团队利用“奋斗者”号载人潜水器，揭示了全球海洋最深地带——深渊带中延绵蓬勃生长的化能合成群落和巨大甲烷储库。这些生命不依赖阳光获取能量，而是利用地质流体中的化学反应获取新陈代谢所必需的能量。这一发现不仅挑战了关于生命在极端深度生存能力的传统认知，更为探讨深海碳循环的复杂机制提供了全新视角。

深渊是指深度在6,000米至近11,000米之间的海沟区域，通常形成于板块俯冲带。虽然科学界长期推测化能合成群落可能广泛存在于深渊区域，但此前实际发现的案例屈指可数。

该研究首次在深达9,533米的极端深度以及跨越2,500公里的广阔海沟底部，直接观测到世界上分布最深、分布规模最大的化能合成生命群落。这些群落主要由管状蠕虫和双壳类软体动物组成，它们依靠沿着断层上涌的富含硫化氢和甲烷的流体维持生命。这一研究发现了化能合成生命新物种，后续研究有可能揭示全新的代谢途径和极端压力适应机制。

该研究对理解地球深部碳循环具有深远意义。通过地球化学分析，研究人员发现这些环境中的甲烷实际上是由沉积层深处的微生物活动产生的。这表明，在深渊海底之下存在着一个前所未知的、庞大活跃的深部生物圏，不断将由沉降有机质分解而来的二氧化碳转化为甲烷。因此，这一过程可能封存了大量的从上层海洋沉降的有机碳，并以天然气水合物等形式在深渊海底形成规模巨大的甲烷储库，挑战了传统的深海碳循环和碳收支模式。

这一发现也直接挑战了“深渊生态系统主要依靠从海洋表层沉降的有机颗粒和动物残骸维持”的传统观点。相反，研究证明，化能合成生命可能在深渊生态系统发挥着更重要的作用，并深刻影响着深渊生态系统结构。在此发现的基础上，研究人员提出了“化能生命长廊”假说——化能合成生态系统在深渊的分布可能远比目前发现的更为广泛，有望在全球范围内形成一条沿构造活动活跃、有机质丰富的海沟底部分布的“化能生命走廊”。

此次研究是“全球深渊探索计划”（GHEP）的重要组成部分。这项为期十年的国际科研计划由深海所主导，旨在利用最先进的深潜技术揭开地球深渊无人区的奥秘。

相关研究成果发表在《自然》（Nature）上。

论文链接

目前最深的化能合成生态系统

代表性动物群

深渊冷泉形成模型