全世界的生物学家可能不得不重新开始估计地球上的生物种类,因为探险队已证实海洋的微小生物有着令人震惊的生物多样性:至少有一千万,因为据一位研究人员说“数量接近10亿”。
由海洋生物普查组派出了14个项目组重点关注海洋的微小生物:微生物、浮游生物和栖息于海底的小穴居生物。他们的发现令人惊叹。
离开南美洲的西海岸,探险者发现了巨大的微生物垫,它的覆盖面积有希腊面积那么大,这些微生物群落是世界上最大的成员数量之一,而且,据研究者讲,类似的生态系统处于原生代时期,处于25亿年—6.5亿年之前。
Acantharians是海洋开放水域发现的最大的四种变形虫之一。它们脆弱的骨架是由单晶体的硫酸锶构成的,在细胞死亡之后会迅速溶解于海水。摄影: Linda Amaral Zettler博士。版权:图片在MBL的容许下使用(显微照片)。 |
研究者估计所有的海洋微生物占据了整个海洋生物数量的50-90%,相当于2400亿只非洲大象的重量。有人认为在一公升的海水中可能有10亿只单独的微生物。
“在海洋生物普查中发现其他领域的海洋生物的数量不亚于世界上的微生物,”来自Woods Hole, Massachusetts的海洋生物实验室以及国际海洋微生物普查组(ICoMM)的领导Mitch Sogin在新闻稿中如是说。“科学家发现和描述了惊人的海洋生物的多样性和数量,分布模式以及随季节变化的新世界。”
到目前为止,研究者已经识别了20000种海洋微生物,但是估计单独的细菌范围达到了1000万种。
然而,“海洋微生物物种的总数包括细菌和古菌,根据分子的特性,这个数量可能接近10亿,” ICoMM科学咨询委员会的主席Baross博士说,他来自华盛顿大学。
“ICoMM已经研究了相关的一些海洋微生物环境,”Baross解释说,“与每个大型海洋动物相关的细菌有成千上万个,在这些大型海洋动物的内脏中都有微生物菌丛,还有的微生物附着在它们的外表面,这些微生物可能同这些动物一起共同进化。仅这些海洋动物就可能占据数百万的微生物物种。而这将成为下一个十年的重要前沿。”
Ceratium longipes,,代表了一种大型的、独特的海洋光和腰鞭毛虫,装饰着3只触角。拍摄:David Patterson, Linda Amaral Zettler, Mike Peglar 以及Tom Nerad,图片使用得到了MBL的许可(显微照片)。 |
为了估计多样性,研究者通过基因的相似性来将微生物分组。
“追踪和可视化观察这些复杂的种类在10年前是不可能的,”Baross解释说。“程序化设定使得我们能够给数百万的微生物给出类似于因特网的URL地址,这样我们就可以贴上其它的信息,像它们喜欢的温度、盐的数量以及光。”
科学家惊讶地发现这些新发现的微生物有不少是罕见的,有时少于10000之一。他们推测这些罕见的微生物在等待条件的变化,希望数量能够变得丰富。
但是生态系统对于生物的多样性和丰富性又扮演着什么样的角色?据研究者讲,一个重要的原因是:微生物担负着海洋95%以上的呼吸,它们把空气中的二氧化碳转变为碳储存在海洋深处。虽然是难以致信的小,但是海洋微生物影响着气候、营养的再循环、毒素的分解,而且还有助于调解地球的大气环境。
通过基因研究,研究者同时还揭露了数千中新的浮游生物。据康涅狄格大学海洋科学系的领导人Ann Bucklin讲,海洋生物普查探险队探得浮游生物的数量可能已经翻了一番,从已知的剩余的7000种到贯穿它们终身(例如不是简单的从幼虫阶段到较大的物种阶段)时可能达到14000。
科学家同时还研究了微小的蠕虫,许多的个体都小于1毫米,它们栖息在海底和像甲克类的桡脚类动物上。
一平方米的海底可容纳超过50万只蛔虫,例如知名的线虫,但是只有少数的这些蛔虫种类被描述。
海洋生物普查的科学家和德国海洋生物多样性研究中心的科学在去年描述了这个新的物种和洞穴 loriciferan, Culexiregiloricus trichiscalida的种类,它们是在2005年DIVA第二次探险中在大西洋几内亚流域南部,科特迪瓦,非洲,4141米(2.6英里)深的海洋中发现的。Loriciferans,被亲切地称为“束腹佩戴者”,因为它的特点是有类似于紧身衣的后壳,属于已知的最小的多细胞海洋动物。这是一个幼年期的标本,身躯大约有0.25毫米(1/100英寸)长,宽度大约是人类的3根头发丝。身体充满着粒细胞和组织。拍摄:Gunnar Gad, Marco Büntzow, Deutsches Zentrum für 海洋生物家/德国海洋生物研究所,Senckenberg研究所,德国/海洋生物普查。 |
桡足类的多样性同样令科学家感到惊异,在安哥拉的两个大西洋盆地站,研究者发现了700个独特的种类——几乎全是在科学上未知的——仅仅在5.4平方米的范围内。新的桡足类物种接近于在南半球已知的桡足类物种数量的两倍。
“从没有生命的沙漠到竞争对手的深海,如此丰富的生态系统多样性就如同热带雨林和珊瑚礁,”深渊海洋生物多样性普查小组的领导者Pedro Martinez Arbizu说。“微小的洞穴爬行物种帮助氧化周围的沉积物,而且与微生物相合作用于营养物以及海底碳的循环。再一次,微小生物扮演着强大的作用。”
他还说“深海海洋生物的详细目录清查才刚刚开始,还有很多工作要做。沉积物覆盖了海底,覆盖了超过60%的地球表面积。另外,鉴于这些新的见解,我们可能不能使用深海海底作为废物堆放场所或者受到无限的资源开采没有考虑到对居住在那里的海洋群落的巨大影响。”
桡足类和浮游动物的多样性都不如微生物,而海洋病毒的多样性可能成为微生物的对手甚至等同于它。
“海洋病毒的首次普查可能是下一个十年的目标之一,”Baross说。生物学家仍然在争论“病毒”按照它自己的权利是否应该被认为是‘物种’,因为有人认为病毒不能够完全地活着。
无论海洋研究走向哪里,但是海洋生物普查很清晰的再次显示我们的蓝色星球有意想不到的奇迹。
正如普查科学咨询委员会的主席Ian Poiner所说:“海洋生物普查在认识到大量隐藏的奇迹后会感到无比自豪。”
这些粉红色的气泡是来自Sargasso海样活着的有孔虫类的浮游生物,是一种单细胞动物,能够生产多层的甲壳来保护它们类似于果子冻的身体。红色的线有200微米,孔虫的直径大约是0.5毫米。拍摄:Colomban de Vargas,EPPO/SBRoscoff。
Chlamydophrys,,是一种较小的生活在被称作甲壳的房子中的变形虫,通常有一个较大的中心和10个一组的成群的形体。拍摄:D. J. Patterson, L Amaral-Zettler, M. Peglar 及T. Nerad,获得MBL的许可(显微照片)。
‘鱿鱼蠕虫’在2007年9月的Celebes海,大约2800米的深度,使用“全球探测器”ROV采集。它被认为是一种新的种类,是一种新的属于游泳的多毛目环境动物科 (Osborn et al. 2009, Science 325:964)。拍摄:L. P. Madin, Woods Hole Oceanographic Institution。
Valdiviella insignis是一种桡足类,这种甲壳类生物的栖息深度非常深,超过1000米。照片显示了一只雌性以及紫色的卵囊。拍摄:R. Hopcroft,,University of Alaska – Fairbanks (UAF)。