海水的来源之谜
地球上的海水是从哪里来的呢?
很早以前,人们一直认为海水是地球本身就有的。当地球从原始太阳星云中凝聚出来时,便携带有这部分水。起初它们以结构水、结晶水等形式存在于矿物和岩石之中。这种“初生水”的说法没有科学依据,无法立足,因为人们对这种所谓的“初生水”进行同位素研究时,发现它们是由与地面水十分相似的同位素组成的,这就证明了它们只不过是渗透入地下然后又重新循环到地表的地面水。
那么,地球上的水到底从哪里来的呢?许多研究者认为,是从天上来的,来自坠落的冰陨石。
美国科学家弗兰克最先发现冰陨石几乎每时每刻都在向地球袭击。他在研究1981至1986年间从人造卫星发射回的数千张地球大气层的辐射图时,发现上面总是有一些小黑点,每个小黑点存在时间有两三分钟。他认为这些小黑点便是由一些撞入地球的冰球造成的,是它们融化成水蒸气留下的阴影。根据这些小黑点的大小和出现的频率,他推测每分钟大约有20颗冰球坠落在地球上,冰球的平均直径为10米左右,每颗可融化成100吨水。也就是说地球1年可以从这种冰球获得10亿吨水。由于地球至今已有46亿年的历史,所以地球可以从冰球中获得460亿亿吨水。也就是说地球上全部水是145亿亿吨的3倍。据此他断定,现在覆盖地球表面3/4的水,都是由冰球融化而来的。他还推测,千百万年以后,由于冰球的不断坠落,海洋的面积将会扩大,海水将会增加。
但也有一些科学家坚信水是地球固有的。他们指出,虽然有证据表明火山蒸汽与热泉水主要来自地面水的循环,但要排除其中可能混有少量真正“初生水”的说法,根据计算,如果过去地球的水汽释放量一直与现在火山活动时所释放出来的水汽总量相同,那么几十亿年来的累计总量是现在地球大气和海洋总体积的100倍。所以他们认为,火山蒸汽与热泉水中99%是不断循环的水,1%是来自地幔的“初生水”,而正是这部分水构成了海水的真正来源。
看来,“天派”和“地派”意见分歧很大,有待于科学家们去探讨,从而尽早解开这个谜。
海水为什么会是咸的
海水为什么是咸的?它会不会随着时间的推移变得越来越咸?多少年来,人们一直没有一个共同的观点。
海水之所以咸,是因为海水中有3.5%左右的盐,其中大部分是氯化钠,还有少量的氯化镁、硫酸钾、碳酸钙等。正是这些盐类使海水变得又苦又涩,难以入口。那么这些盐类究竟从哪里来呢?有的科学家认为,地球在漫长的地质时期,刚开始形成的地表水(包括海水)都是淡水。后来由于水流侵蚀了地表岩石,使岩石的盐分子断地溶于水中。这些水流再汇成大河流入海中,随着水分的不断蒸发,盐分逐渐沉积,时间长了,盐类就越积越多,于是海水就变成咸的了。如果按照这种推理,那么随着时间的流逝,海水将会越来越咸。
有的科学家则另有看法。他们认为,海水一开始就是咸的,是先天就形成的。根据他们测试研究发现,海水并没有越来越咸;海水中的盐分并没有增加,只是在地球各个地质历史时期,海水中含盐分的比例不同。
还有一些科学家认为,海水之所以是咸的,不仅有先天的原因,也有后来的因素。海水中的盐分不仅有大陆上的盐类不断流入到海洋中去,而且在大洋底部随着海底火山喷发,海底岩浆溢出,也会使海水盐分不断增加,这种说法得到了大多数学者的赞同。
还有一些科学家以死海为例指出,尽管海洋中的盐类会越来越多,但随着海水中可溶性盐类的不断增加,它们之间会发生化学反应而生成不可溶的化合物沉入海底,久而久之,被海底吸收,海洋中的盐度就有可能保持平衡。
总之,海水为什么是咸的,它会不会越来越咸?这还需要科学家们的不断探索和研究。
海水燃烧之谜
乘船出海的人,往往会被一种称为“着火的水”或“燃烧的海”的景象所吸引。晚上,整个海面闪烁着可怕的光亮,使人惊奇万分。其实,这并不足奇,它是由简单的单细胞有机体所致。这种由生物有机体发出的光叫做生物光。
绝大多数的单细胞有机体在受到周围条件刺激时,都会发光。但有些只在夜间才发光。
大约有40种有机体能发出生物光,其中以萤火虫或称发光甲虫最为知名。萤火虫能够控制自身的光亮度,并以此作为雄雌之间的联系信号。别的昆虫,如生活在热带森林区的有锯齿触须的甲虫和灯笼飞虫,也能发出强烈的光。有位军医曾在一瓶锯齿触须甲虫的光亮下,成功地做完一次手术。
另一种有趣的发光生物是在东方海域发现的水蚤。这种生活在沙子里的小动物只在晚上出来,当它四处走动时,便分泌出一种发光物质。奇怪的是,它所发的光呈蓝色,而绝大多数发光生物所发的光是白色或黄色。
在波多黎各南海岸,有个咸水湖,那里是世界上拥有发光生物最多的区域之一。漆黑的夜晚,呈现在人们面前的场面十分引人入胜。当摩托艇带着游人驶人湖上时,船首好像进入火墙之中。沿着船首,闪着光亮的湖水呈曲线状向后倒去,船尾波上留下一缕亮光,似乎游艇下有个巨大的泛光灯。这时,只见成千上万的小鱼虾从船边急速逃开,搅动着这些发光的有机体。游艇掀起的水波一直冲到环绕着咸水湖的美洲红杉树下,波水拍打着树根,形成一种幽灵似的光。而当被游艇惊动的鱼群快速游向深水区时,湖面则犹如有一组浮动的灯群。如果你打上一桶水,把你的手放到里面,就能看到光点在你的手上滚动;当水流走或蒸发掉时,你手上千百万个闪光点随即消失;把桶内的水向船外倒去,当水触到湖面时,溅起的水花则如一群星星。
有时,这些微小的有机体所带的颜色很浓,甚至因此改变了海水的颜色,导致“红潮”,一些海域的鱼类成百万地被杀死。这种红潮近几年在美国佛罗里达州海岸出现地这几次。
另外,在海上,常常有“火球”从船员的桨边或游泳者的脚过滚走,这种巨大的光群是由特种水母形成的,有几种蜗牛和蛤在受到刺激时会发光,章鱼也是如此,生活在深水区的一种章鱼,肢体的各个部位都有复杂的发光器官。
在哥伦布的航海日志里,记载着西印度群岛的珊瑚礁附近出现过“移动的火炬”一事。毫无疑问,他观察到了那个海域的“火虫”,这是在每年特定的时间内才出现的游动单细胞生物群。
生于东方海域的水蚤妁特点在于:它们死后仍然发光,躯体可晒干磨成粉面,当这些粉面与水融合时就会发光。第二次世界大战中,日本海军军官们使用这种粉面,在灯火管制下的夜间行动时,就在手掌里把粉面弄湿,借它发出的蓝光看地图。
只有极少数的脊椎动物能发光,它们生活在深海。有些脊椎动物的躯体上拥有复杂的透镜和反光器,有些发光器则在鳍尖上。这些发光器在黑的海水里用处很大。多数动物能根据不同的需要控制“灯”的闪光,有时,这种光是危险的信号。安哥拉鱼在它们大张着的嘴前悬挂着指头状的“灯”,它能使黑暗中的鱼被轻易地吞食掉。
神秘的第五大洋
目前,世界上已拥有太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋四大洋。根据种种迹象,加拿大学者威尔逊预言,若干万年后,世界上将诞生五大洋,新的大洋将出现在非洲大陆内部,把完整的大陆分为东西两部分。
威尔逊认为,大洋的形成是中央海岭裂谷活动的结果,而东西大裂谷的红海、亚丁湾是全球大洋中的巨型裂谷——中央海岭中的一个分支,因而将来很有可能扩展成为大洋。如果这一大洋出现,尼罗河以东的埃及、埃塞俄比亚、肯尼亚和坦桑尼亚将成为新大洋东海岸国家,刚果、乍得和赞比亚等内陆国家将成为新大洋西海岸国家,这些国家的干燥气候,将得到彻底改观,撒哈拉沙漠将大大缩小或消逝。地中海北部将与新大洋相通,共同组成世界新五大洋。
不过,神秘的新五大洋是否真能出现,还值得怀疑。因为目前世界上已发现许多裂谷,如德国的莱茵裂谷、西伯利亚中部的贝加尔裂谷、美国中西部的里奥格兰德裂谷、横切日本的中央裂谷、纵贯菲律宾的菲律宾大裂谷、中国东部的郯芦大断裂等,其中不少与东非裂谷的规模不相上下,有些与大洋的中央海岭也有联系,它们有的以湖的形式出现,有的为断裂山谷,有的一部分为边缘海,难道它们都能发展成为世界大洋吗?显然是不可能的。新的东非裂谷能否真正成为未来世界第五大洋,还有待于科学家的进一步研究。
贝加尔湖之谜
在俄罗斯中西伯利亚高原的南部,有一个不寻常的胡泊——贝加尔湖。
贝加尔湖虽然宽只有25~79.5千米,但长度从东北向西南延伸达636米,湖面面积31500平方千米,居世界第八位,最深处达1620注,比许多大海还要深!两侧还有1000~000米的悬崖峭壁包围着,蓄水量达23000立方千米,约占世界淡水湖泊总蓄水量的五分之一,是世界最大的淡水湖。因此,有人把它称作“淡水的海洋”。在它的周围总共有336条大大小小的河流,汇人贝加尔湖,而只有一条安加拉河从湖中流出。假如没有水流入贝加尔湖,让安加拉河以目前的流量不间断地流出,也需要400年才能把水全部流完。
贝加尔湖还蕴藏着丰富的生物资源,是俄罗斯的主要渔场之一。湖中一共有600种植物和1200种动物,比世界上任何一个淡水湖里的动植物都多,其中有1083种还是世界上独一无二的特有品种。最使科学家感兴趣的是生物的古老性。西伯利亚其他江河湖泊里的许多淡水生物已经绝迹,只有在几千万年前甚至几亿年前的地层里才有它们的化石。更令人奇怪的是,很多生物要到相隔甚远的地方才能找到。
此外,虽然贝加尔湖的湖水一点咸味也没有,可湖里却生活着许多地地道道的海洋生物,海豹、海螺、海绵、龙虾等,贝加尔湖湖底还生有一种1~15米高,像浓密的丛林似的海绵,这在任何湖泊里是找不到的。怪模怪样的龙虾就躲藏在这个丛林里。著名的贝加尔鲨鱼,白色无鳞,大而透明的鱼鳍像蜻蜒的翅膀,专吃小虾,不产卵,能直接产下小鲨鱼来。贝加尔海豹从前特别多,喜欢成群结队活动,现在每年仍然可以捕获约500头。一般的鲟鱼都生活在沿海,而贝加尔鲟鱼已经完全变成了淡水鱼类。
贝加尔湖究竟是湖还是海?是湖为什么还有那么多海洋生物呢?这一切叫人迷惑不解。
海面不平之谜
随着近代卫星测量技术的发展,人们发现了海洋和陆地一样,有着一定的起伏。据目前的调查,世界大洋的海面有三个较大的隆起区,分别位于澳大利亚东北的太平洋、北大西洋和非洲东南的印度洋。还发现三个较大的凹陷区,其中凹陷最深的是印度半岛之南的印度洋,其次是加勒比海,还有一个是美国加利福尼亚以西的太平洋。
自由流动的水组成的海面为什么会有起伏?
大家知道,地球上所有的物体都受地球引力作用,离地心愈远,引力愈小。静止液体的表面应当与重力垂直,否则的话,重力的差异将促使液体流动,直到其表面各质点都具有相同的重力值时止。
然而,地球是一个庞大而复杂的固体,它内部各处质量分布并不均匀,在质量较大的地方,就会在海面上产生正重力异常,反之则产生负重力异常。于是负异常上的水便会在重力吸引下向正异常流动,直到取得平衡为止,从而在负异常的上部产生低洼的水面,而在正异常上部产生隆起的水面。
为什么在大洋之下的地球内部会出现这样大小不同的正负重力异常区?它们究竟反映了地下深处的什么构造?
对比一下这种海面起伏区的大地构造位置,可以发现它们没有什么共性(至少是目前还没有认识到)。例如,海面凹陷区之一的加利福尼亚以西的太平洋,在大地构造位置上是相当于西太平洋中脊的位置。按理说这里应是地幔突起的部位,应具有较高的重力值,然而现在这里却是负异常区;而且我们还知道,太平洋中脊还继续向北、向南延伸,而这个海面凹陷区并没有同样的伸展,更何况其他两个海面凹陷区,又是有完全不同的构质的地区,为什么却会表现相同的海面凹陷效应呢?
近来,美国科学家发现地核表面也有着高低的起伏,这使人们猜测海面的起伏也许是深处地核起伏的反映。
海底喷发物之谜
1979年3月,美国海洋学家巴勒带领一批科学家对墨西哥西面北纬21°的太平洋中脊进行了一次水下考察。当科学家们乘坐的深水潜艇“阿尔文”号渐渐接近海底时,透过潜艇的舷窗,他们看到了浓雾弥漫下一根根高达六七米的粗大的烟囱般的石柱顶口喷发出来滚滚浓烟。“阿尔文”号向着一处“浓烟”靠近,并将温度探测器伸进“浓烟”中,不禁吓了一跳;原来这里的温度竟高达近千度。经过仔细观察,他们发现“浓烟”原来是一种金属热液“喷泉”,当它遇到寒冷的海水时,便立刻凝结成铜、铁、锌等硫化物,并沉淀在“烟囱”的周围,堆成小丘。他们还注意到,在这些温度很高的喷口周围,竟形成了一种特殊的生存环境,就像是沙漠中的绿洲,生活着许多贝类、蠕虫类和其他动物群落。
巴勒等的这些发现,引起了科学界的极大兴趣。美国密执安大学的奥温认为,这种海底“喷泉”还与地球气候的变化有着密切的联系。
奥温在研究深海钻探计划第92航段从东太平洋海底获取的沉积物和岩样以后,发现在2000~5000万年前的沉积物中,铁的含量为现代的5~10倍,钙的含量则为现在的3倍;另外在600~800万年前,铁含量也有一个小的峰值。奥温还从别人的研究中获悉,始新世时期沉积物的铁含量是目前的6倍,二氧化硅的含量更高,为现代的20倍。为什么沉积物中钙、铁、硅含量增高?奥温认为与海底喷泉活动的增强有关。
据此,奥温又进一步认为,当海底喷泉活动增强时,所喷出的钙将与海水中的硫酸氢钙发生反应,析出二氧化碳。已知现在的海底喷泉提供给大气的二氧化碳,占大气中二氧化碳自然来源的14%~22%。因此,当钙的析出量为现在的3倍时,大气中二氧化碳的含量必将大大增加,估计可相当现在的1倍。如所周知,二氧化碳含量的增加,将会产生显著的温室效应,从而使全球的气温普遍升高,以至极地也出现了温暖的气候。
究竟海底喷发物对气候有哪些影响,人们期待着在对大西洋和印度洋始新世沉积的研究中能有更多的发现。
海洋地震之谜
微地震是一种能在地震仪中接收到的暴发性干扰,这种暴发性干扰是由大量周期约为2~10秒的微小的地壳震动波群所组成的,这种微地震的一个明显特点是它常常伴随附近海洋风暴的出现而暴发。它所包含的波动频率则恰好是与它伴随的风暴所激起的波浪频率的两倍,这就是所谓的“信频现象”。此外,人们还观察到,当风暴由大陆吹向海岸时,这种微地震常能持续很久;反之,当由海洋吹向大陆时,一旦风暴登陆,它就很快减弱以至消失。
那么,海洋微地震究竟是怎样产生的呢?人们对此曾作过许多猜测。有人认为这是海浪冲击海岸的结果,也有人想用波浪起伏时加在海底上的压力发生变化来解释,但这些说法都不能解释前面说的信频现象。
在对微地震进行研究过程中,地球物理学家斯柯特、海洋家迈克和流体力学家朗吉锡金斯先后从复杂的计算中发现,两列相同频率沿几乎相反方向进行的波浪相撞时确能产生一种向水中各方向辐射的微弱声波。它不是通常的驻波,也不随深度而衰减,而且它的频率很接近波浪频率的2倍。计算还表明,由于风暴会在广阔的洋面上掀起波涛,其中含有许多相反方向的波动成分。由所有这些成分相互作用所产生的合成声波相当可以,足以激起微地震。
但是,大自然是十分复杂的。尽管这种被称为非线性相互作用的理论能解释许多重要的现象,目前它还不能解释为什么当风暴登陆后海上波涛依然存在而微地震却很快平息。对此曾有人提出海洋地震是风和浪的相互作用的结果。
对于海洋中微地震产生的原因,上述提法也仅仅是一种推测,人们对其产生的真实原因还了解不多,需要进一步研究,才能揭开这个海洋之谜。
深海生物之谜
科学家通过深海考察,在太平洋加拉帕戈斯群岛之东南320公里,深度为2600米的海底火山附近,发现有不靠阳光生存的动物。阳光最多能到达海平面下100~300米,那里是一片漆黑,但却有大量长达1米的蠕虫(像水族馆的管虫)和30厘米大的巨蛤。另外,还有一些淡黄色的贻贝和白蟹。
另一次深海科学考察中,在离南加利福尼亚150海里的海底火山口,深度同是2600米的地方,科学家除了再次发现上述各种生物外,还发现了一种长得很像白鳗的鱼,这更是人类发现的第一种完全不依靠阳光生存的脊椎动物。这两次惊人的发现,引起了科学家们的极大兴趣:在没有阳光的深海世界里,这些生物为什么能生存下来,而且长得越来越旺盛呢?
科学家几经研究,揭开了这个奥秘。原来,在海底的地壳移动时,产生了海底裂缝,当海水渗入这些裂缝,并在里面循环流动时,水温便升高到350摄氏度左右。热水把附近岩石中的矿物质(主要是硫磺)溶解出来,在高热和压力的作用下,和水反应合成硫化氢,培育恶臭和有毒的东西,这就是火山口附近一些生物的能量来源。
之所以如此,是因为蠕虫、巨蛤或是贻贝,其消化系统大部分已退化,取而代之的是体内寄生着大量的硫细菌。这些深海生物和硫细菌两者互相相依赖,共同生存。一方面,深海生物为硫细菌提供一个稳定的生活环境,以及合成营养的原料(硫化氢、二氧化碳和氧气);另一方面,硫细菌则通过一连串的化学作用合成营养(碳水化合物)来回报深海生物。这个情况,就好像陆地上植物的叶绿素,进行光合作用合成碳水化合物一样。不同之处,只是高能量的硫化氢取代了阳光。
但是,最令科学家迷惑不解的是,那些深海生物的体内存在着大量硫化氢,却仍能健康生长。硫化氢对生物的毒性并不亚于人们熟悉的氰化物,它能取代氧而和进行呼吸作用的酵素结合,因而能使生物窒息致死。研究人员已查出蠕虫血液时的血红素,它除了有运载氧气作用外,同时对硫化氢亦有极强的吸附力,从而防止硫化氢与进行呼吸作用的酵素结合,直接把硫化氢运往硫细菌寄生的器官中。而巨蛤体内则有一种特别分子去运载硫化氢,消除其毒性。至于其他深海生物的硫化氢“解毒”机制,则仍有待研究。
目前对有关深海火山附近生物的了解,虽然仍未完全,但已引起科学家的联想:在一些拥有高能量物质的环境里,例如含硫化氢和甲烷的沼泽,可能存在着类似的生物。由此看来,随着科学的发展,这个没有阳光的黑暗世界,终有一会展现在人们的眼前。
水母泛滥之谜
水母,对于人们来说,并不是很陌生的。海蜇就是水母的一种,它富有很高的营养价值,为人们所喜爱。还有一种桃花水母,具有粉红色的生殖腺,透明的伞顶在水中沉浮,犹如落水桃花,更是观赏的佳品。
人们对水母的习性也有所了解,由于它伞体和触手上的刺细胞能放出毒素,使鱼类麻痹和僵死,对人类也有所危害,所以早在希腊神话中,把女妖杜莎就叫做“水母”。美杜莎的形象是十分右怕的;头发是一条条缠卷的毒蛇,面孔狰狞、目光尖刻。谁要是一看它,就立刻变成一块石头。
神话毕竟是神话,多少还带有一些神秘和美丽的色彩。然而,就在近几年,在地中海海域居然真的出现了这样的一种危机,这就是水母泛滥成灾。
水母的过剩繁殖为地中海地区的经济和旅游都带来很大的困难。由于有的水母触手秀长,缠住渔网后,阻止丁水流畅通而使渔网冲走;又因为水母身上的刺细胞给鱼群极大的威胁,以致鱼群迁徙,渔业减产。地中海海滨向来又是世界旅游的圣地,每年都有2亿人次的游客来此度假。可是由于水母对人体有所伤害,轻者灼痛,重者心脏麻痹、生命垂危。因此,纷纷败兴而归,岂不凄惨!
水母的种类极其繁多,大的如霞水母伞径可达2米,伸展的触手超过36米,而小的一些海面群落伞径只有几毫米。不同的水母其感觉的方式也不一样,有的靠看角皮形成的透镜来看到,有的长有简陋的眼睛,还有的依靠一种类似于人的内耳功能的平衡器。水母都有一种相同的捕食和自卫的本领,这就是在它的触手上寄生着许多刺细胞。刺细胞内有一个刺丝囊,贮有毒液和盘着一卷刺丝。当受外界刺激时,刺丝囊能翻出来,刺丝象标枪或长鞭一样射出,随之毒液也喷出。它对鱼类或人体的伤害也正是这样一个过程。
专家们对水母的习性和环境进行充分的研究以后,归纳出水母恶性泛滥的三个原因,其一,是由于近代的城市和工业废水的大量排放,造成沿海和海湾水域的富营养化,这些从阴沟里来的渣滓,无疑是这种低等软体动物的很好食粮,它们吃遍四方,自然就大量繁殖。其二,是其天敌的消灭。原来,海龟以水母为食,可是由于工业发展,人们在海洋中大量废弃塑料袋一类的东西。这样,海龟误把透明、漂浮的塑料袋当成水母,而贪婪地吞噬,结果却倒送了性命。这种生态平衡的破坏,也导致水母的泛滥。其三,是由于长时期的海洋反气旋的条件,致使水螅型的珊瑚虫群体形成恐慌,在适应生存的过程中,加速了小水母的产生。
针对上述情况,专家们也纷纷提出一些控制和防范的措施。一种办法是采用抗水母的保护性油脂,如果涂抹在身上,可以不怕水母的攻击,相反还可以同水母一起追逐玩耍。另一种办法是设一些人为的栅栏,或采用消防用的喷管,阻止和吹散水母的聚集群。更为绝妙的是一位澳大利亚专家提出采用抗水母生长的疫苗来有效抑制水母的繁殖,据说在他的实险室已经研制出这种疫苗。
看来,地中海的一场水母之灾是可以避免的了,但是它给大工业的发展、环境污染及生态平衡,又将有什么更深刻的启迪呢?
海蛇之谜
在一望无际的大海中有许许多多解不开的谜,而海蛇之谜就是其中之一。
1947年,一位名叫夭治·泽格斯的受惊渔民,发现一个个子很大、颈长、眼睛漆黑的东西在盯着他;同年12月,一艘从纽约开往卡塔赫纳的希腊定期远洋轮“桑特一克拉拉号”,撞死了一只从未见过的海洋动物。人们称它为“海蛇”。该远洋轮的船长在纽约说:当怪物还在视线之内时,就被撞死了,周围的海水被染成了红色。怪物的头宽25英尺,粗2英尺,长约5英尺。圆柱形身体的直径达5英尺,颈的直径有1.5英尺,外皮呈现褐色,无毛。
1959年12月1日,德班的一群渔民突然在海里看到了一群从未见过的海洋动物。据一条船上的目击者说,这群海洋动物是20条10~15米长的怪物。
1966年7月,美国人布莱特和里奇埃,驾着一只划船穿过大西洋时,也碰到了一个奇怪的海洋动物。在夜间两点左右,发磷光的海浪中出现了一条刺眼的亮带。接着,一个从未见过的动物探出水面。一双突出的眼睛,闪着绿光,冷冷地盯着吓得发呆的人,动物慢慢游动,转动着长颈上的头。
人们目击到的这些动物,究竟是一种还是几种呢?根据古生物资料对长颈动物的描述来判断,首先想到的就是15米长的蛇颈龙,这种动物数量不会太多。它们生活在深海区或不是经常用网捕鱼的域。由于它们的听觉和视觉很发达,行动也很谨慎,因而一般不会被发现。人们所看到的可能是中年或老年的蛇颈龙,因功能丧失才被发现了。
目前,人们对海蛇的一些认识,只是猜测,而真正的“海蛇”之谜仍未揭开。
海底温泉之谜
海洋底部是地球上惟一未经勘探清楚的地方。早在本世纪初,海洋学家已开始全面甚测世界各地的海床,许多海底的资料却是近20年才为人所知的。在众多惊人的发现中,最奇妙最令人意想不到的,要数海洋深处的温泉。
在海面下1里或更深的地方,有些泉眼喷出的热水,温度高达毕氏660度,将周围的海水加热至毕氏45~62。在这样深的海底,水温一般是华氏36度左右。20年前,这些温泉不为人知。如今,科学家正研究这是否宝贵矿物的新资源。
海底温泉出现在地球板块间的裂缝,似大平洋和大西洋海底地壳裂缝较深的地方为多。寒冷的海水流进裂缝,深入海床下4里或更深处,在地壳内部遇上炽热的岩浆,加热到沸点以上,再从海床涌出,形成温泉。
高压的热水穿过岩层涌上来,析出镁和硫酸纳入地壳,同时从地壳吸取钡、钙、铜、铁、锂、锰、锌以及其他矿物。温泉水涌出海床,遇上寒冷的海水,就把矿物析出,在海床上积聚起来。许多巨型的矿物堆约高180尺,约宽600尺。有些泉眼的周围,长期积聚下来的硫化物形成高窄的烟囱状喷水口,这就是海底“黑烟囱”。
科学家对这些堆积物很感兴趣,发现有些由海床演变而成的陆地也有类似的矿体。举例来说,在塞浦路斯一个岩石断面之内,就有90种不同的硫化铜、硫化铁、硫化锌矿床。假如科学家能摸清水底矿体的形成规律和地点,那么,日后要知道由海床变成的陆地上哪里埋有矿藏就容易得多了。
从前,开采海底矿藏似乎并不划算。如今科技不断进步,陆地上的矿藏又日渐减少,深海采矿越来越有吸引力。
海底采矿很可能在红海首先进行。由于沙特阿拉伯在慢慢移动,逐渐远离非洲苏丹海岸,红海的海床不断扩大。距沙特阿拉伯主要港口吉达的西北不远处,有一个面积23平方里的海底盆地,名为阿特兰提斯二号海渊,底部的沉积物厚达80尺。苏丹和沙特阿拉伯合作组成红海委员会,共同研究开采这些沉积物的可能。据做计,这些沉积物中有29%是铁,5%是锌,此外,还有少量的铜、银和金。一些国家还表示有意开采太平洋和大西洋的海底矿藏。
有人估计,每年从海底温泉喷出来的水,等于美洲亚马逊河的年流量。每过。1000万年,海洋中每一滴水都会流经温泉口,把地壳里的稀有矿物源源不绝地带出来。如果能加以开采,人类就永远不悉矿物短缺。
深海怪物之谜
1937年,在澳大利亚海域,发生了一起采集珍珠的潜水员失踪事件,随后又接连不断地发生潜水员失踪事件,这引起了人们的关注。
事过15年以后,1953年的夏天,澳大利亚潜水员约翰,身穿最新式的潜水衣,准备创造深潜水最高纪录。
当约翰刚潜入海水中不久,一条四五米长的鲨鱼就从后面跟上来,它可能想找机会捕食约翰,一直若即若离地跟在他后面。约翰为了摆脱鲨鱼,直向深水处游去,再往下是一个黑洞洞的深渊。这时鲨鱼在他头顶5米左右的地方来回游动,好像在等待有利的时机。
约翰突然感到海水开始变冷,水温在持续下降。这时他看见从黑乎乎的深渊里钻出一个又黑又大的团状怪物。
“啊!”说时迟,那时快,没等约翰喊出第二声,那个大黑团已经摇晃着它那肥大的身躯从约翰身边浮了上去。那是一个大得出奇,行动缓慢,呈褐色的东西,它扁平的躯体像个杂乱的麻团,仔细一看,没想到它居然还长着手、足、眼睛和嘴等器官,如果它不动还真不敢相信是活物。
大怪物一边晃动着身体,一边向约翰头顶上更高的地方游去。这时海水变得更加冰冷了。不知道鲨鱼是因为怕冷还是害怕大黑团的缘故,悬浮在原来的地方一动也不动,不一会儿,那褐色的怪物就靠近了鲨鱼,接触到鲨鱼的表皮,鲨鱼痉挛起来,没有看见它作任何抵抗,就被那怪物一口吞到肚子里去了。然后,那个怪物若无其事地晃着它那肥大的身躯,慢慢地又沉入到漆黑的深渊里去了。
这种大怪物到底是什么动物?它同潜水员失踪是否有关?至今还是个解不开的谜。
大洋深处的雪景
我们在日常生活中常会看到这么一种现象,当阳光从门缝或窗户射进房间时,便可以看见光束里飘动着闪闪发亮的灰尘,它们上下飞舞飘忽不定。
最先发现大洋深处这一现象的是美国一位海洋生物学家。有一次他乘坐深潜器对大洋深处进行考察,当探潜器徐徐下降时,他透过观察窗,看到探照灯所照亮的区域里,无数像陆上雪花一样的东西,纷纷扬扬下个不停。经过检验,哪里是雪啊!原来是浮游生物的絮状物。于是他把絮状物命名为浮游生物雪。
大洋深处的“雪景”,引起了许多海洋学家的注意,不少人在进行深海考察时也见到过。他们在欣赏这奇妙的景色时,无不在想,深海“雪景”只是浮游生物的絮状物吗?除了浮游生物絮状物外,其他物质能不能形成“海雪”呢?通过对大量深海“雪花”的分析,发现形成“海雪”的物质,不仅仅是浮游生物的絮状物,海水中各种各样悬浮着的颗粒,如生物尸体被分解后的碎屑或是生物排泄的粪便,就真能构成那飞舞飘扬的尘埃奇景吗?显然是不可能。
科学家们从“海雪”奇景只发生在探照灯光照亮的区域内这一事实中得到启示,原来“海雪”奇景是光作用的结果。深潜器上的探照灯光就像射进房间里的阳光,絮状物或生物尸体碎屑、生物粪便就像尘埃。当探照灯光射向漆黑的深海时,浮游生物絮状物、生物尸体碎屑、生活粪便等便反射出闪光的白光,同时由于光在水中的折射作用,在水中的悬浮物质看起来比实际的要大,猛一看真以为是雪花呢!
由于“海雪”是由浮游生物的絮状物、生物尸体碎屑及生物粪便等物质组成的,含有大量养分,因此是深海生物的理想食物。搞清“海雪”形成的原因以及它在大洋深处的变化,是很有意义的一件事。然而,由于海洋深处太黑暗了,深潜器的探照灯光照亮的区域实在有限,人们对于大洋深处的这一奇迹至今还没能搞得十分清楚,“海雪”的更多奥秘有待于人们进一步研究和探索。
死亡岛之谜
在距北美洲北半邵加拿大东部哈利法克斯约百公里的北大西洋上,有一座令船员们非常恐怖的小岛,名叫“赛布岛”,“赛布岛”一词在法语中的意思是“沙”,意即“沙岛”,这个名称最初是由法国船员们给它取的。
据地质史学家们考证,几千年来,由于巨大海浪的凶猛冲击,使这个小岛的面积和位置不断发生变化。最初它是由沙质沉积物堆积而成的一座长129公里、宽16公里的沙洲。而在最近200年中,该岛已向东迁移了20公里,长度也减少了将近大半。现在岛长只有40公里,宽度却不到2公里,外形像又细又长的月牙。全岛一片细沙,十分荒凉可怕,没有高大的树木,只有一些沙滩小草和矮小的灌木。
此岛位于从欧洲通往美国和加拿大的重要航线附近。历史上有很多船舶在此岛附近的海域遇难,近几年来,船只沉没的事件又经常发生。从一些国家绘制的海图上可以看出,此岛的四周,尤其此岛的东西端密布着各种沉船符号,估计先后遇难的船舶不下500艘,其中有古代的帆船,也有现代的轮船,丧生者总计在5000人以上。因此,一些船员对此岛非常恐惧,称它为“死神岛”。在西方广泛流传着有关“死神岛”的许多离奇古怪的神话传说,令人听而生畏。“死神岛”给船员们带来的巨大灾难,激发科学家们去努力探索它的奥秘。为了找到船舶沉没的原因,不少学者提出了种种假设和推断,例如,有的认为,由于“死神岛”附近海域常常出现威力无比的巨浪,能够击沉毫无防备的船舶;有的认为,“死神岛”的磁场不同于其邻近海面,且变幻无常,这样就会使航行于“死神岛”附近海域的船舶上寻航罗盘等仪器失灵,从而导致船舶失事沉没;较多学者认为,由于此岛的位置经常移动而它的转移也在不断变化,岛的附近又大都是大片流沙和浅滩,许多地方水深只有2~4米,加上气候恶劣,常常出现风暴,因此,船舶很容易在这里搁浅沉没。关于“死神岛”之谜,仍需要今后继续深入探索和研究。
鲸类“自杀”之谜
鲸类动物(包括鲸和海豚)搁浅(俗称“自杀”)事件时有发生。人们大惑不解:海阔凭“鱼”跃,为什么偏偏这些鲸类动物会“自杀”呢?
为了解开这个谜,人们提出了以下十大假设:(1)自杀;(2)进入浅水区休息;(3)在海滩擦洗皮肤;(4)追寻古代迁移路线;(5)迷失方向;(6)聚居压力;(7)活动场所的环境影响(噪声、地震、污染等);(8)浅水区回声受到干扰;(9)寻求陆地上的安全;(10)声纳接收故障。但这些假设都难以自圆其说。例如,鲸类动物一旦搁浅后,显得惊恐万状,甚至发出悲惨的求救声,这就否定了“自杀”的假设。再如,假设鲸类搁浅由地震引起,那么,理应可据此得出搁浅区比非搁浅区更易发生地震的结论,而事实又并非如此。最近,科学家又提出一种新的解释:鲸类动物是利用地磁场来为自己定时和导航的,而地磁场一直延续到陆地,并非只在海洋滩边终止,又地磁场因太阳的活动而存在着不规则的波动,这样两方面的原因导致一些导航本领尚欠完善的鲸或海豚就会误入歧途,向近陆浅滩游去而最终不能自拔。当然,绝大多数的鲸类动物遇到这种情况会及时纠正自己的错误。这也就是搁浅的鲸类动物只占总体的极少数的原因。
丰富的海洋生物
生命从海洋中开始
38亿年前,星际物质猛烈碰撞的时代已经结束了,动荡不安的地球变成了一个蓝色的星球,表面覆盖着蔚蓝色的大海,海面上遍布着岩石裸露的岛屿。在陆地表面和海洋的底部,高密度的黑色玄武岩和富含铁镁有精细花纹的硅酸岩组成了厚厚的地壳,较轻的花岗岩物质分布其上,这些物质是由浅色的,富含钾、钙、钠、铝的硅酸岩组成(这些漂浮在地壳表面的花岗岩“冰山”最终变厚,并形成了地球大陆的核心部分)。天空变明亮了,大气逐渐变薄,气候也慢慢凉下来。但是,陆地和海洋中仍然没有植物和动物的踪影。
地球上的生命是什么时候开始的?是怎样开始的?无论在什么时候这都是最让人感兴趣,引起激烈争论的问题。40亿年前,原始的海洋中是否充满着有机分子呢?如果是的话,那最早的有机物质又来自何方呢?有人认为,有机物质——生命的基本组成物质——是由星际中的行星或彗星带到地球上的。也有人认为,这些物质是在地球原始的海洋中产生的。但是,不管有机物质来自哪里,生命是在海洋中开始的。
在陆地上已经硬化成为岩石的古老沉积物中,发现了有关生命产生时地球的外貌和最早的有机体的性质的线索。目前,地球上最古老的沉积岩在1971年发现了格陵兰岛的Isua山,年龄约37亿年。Isua山的沉积物质包括一系列由细颗粒组成的岩石和黑色硬化的熔岩,呈奇怪的管状和枕状,好像硬化的牙膏从管中挤出来一样。这些奇形怪状的岩石被称为枕状玄武岩,它们是在熔融的熔岩喷出海面,并被冰冷的海水不断冷却的过程中形成的。在南部非洲巴伯顿绿岩带的岩石中也发现了古老的玄武岩。另外一些岩石的表面上看上去像已经硬化的却又正在冒泡的泥浆池。今天,在地热活跃的地区,如美国的黄石国家公园,缓慢沸腾的泥浆池随处可见。在澳大利亚和加拿大北部,也曾发现一些类似的距今32~40亿年的玄武岩。但是,最令人吃惊的发现是在南非,地质学家在一种硬化的二氧化硅岩石即燧石中,发现了一种与众不同的、微小的米粒状化石。他们认为,这些化石是曾经生活在热的泥浆中的一种原始细菌的遗迹。最近在深海中的一些发现似乎可以证明,嗜热微生物可能起源于冒着气泡的泥浆池或者是有火山活动的海底地区。
1977年,地质学家在西雅图海岸外的胡安·德富卡海脊的深海热液中发现了一些不同寻常的新的海洋生命。在海平面下2500米以下,巨蚌、居住在管中的蠕虫(多毛虫)、蟹和其他一些奇怪的海洋生物挤聚在从海底裂缝中喷发出来的热水周围。而在这些深海热液的研究中,最令人吃惊的发现是:这里和其他地方所发现的海洋生物,是以化能合成细菌为生的。化能合成是指有机体利用热、水和化学物质如硫化氢,来制造有机物的过程。与此相对,光合作用是指植物利用光能、水和二氧化碳来制造有机物和氧气。地球上的绝大部分生态系统都是利用光合作用来维持生命循环的。深海中以化能合成为基础的繁荣的食物链的发现,使全世界的科学家都震惊了,而且,这一发现也为生命开始于深海底热液活动地区,而不是海洋表面,提供了可能性。现在,我们知道,化能合成细菌可以在深海以及其他不利于生命存在的环境中繁殖,比如黄石国家公园著名的热喷泉和泥浆池及墨西哥湾天然的油气田。但生命起源于何处我们仍不清楚。是否微小的细菌靠着地球在热泉、沸腾的泥浆池或深海热液中产生的热量繁衍起来,并随后迁到浅海来利用太阳巨大的能量呢?
到32亿年前,地球上的环境仍非常不适于生命的存在。炙热的岩浆在海底和陆地上漫流,沸腾的热喷泉随处可见,大气中仍含有相对较多的水蒸气和二氧化碳。但是,简单的单细胞生命已经开始孕育了。
在澳大利亚菲格特里形成的岩石中,地质学家发现了大棒状及圆球状的化石,而这些岩石的年龄为32亿年。这些化石类似于现代的光合细菌和蓝绿藻,现在称为蓝细菌。类似的化石在冈弗林特燧石矿岩石中也有发现,这一燧石矿是20亿年前在安大略省西部苏必利尔湖沿岸沉积形成的。地质学家发现,这里的化石具有奇怪的拱顶状和柱状的分层构造,似乎是生物造成的。但许多年过去了,它们的起源仍是一个谜;在澳大利亚鲨鱼湾的潮汐浅塘中,发现有类似的短粗柱状的蓝细菌群落存在;最近,在巴哈马群岛的浅水潮沟中发现了更大的这种群落。这些原生的给人深刻印象的柱体被称为叠层石,高度或者宽可以生长到几米。形成叠层石的海藻向上生长,形成了致密的纤维质的有机质层,这些有机质层周期性地被沉积物覆盖,有时也会生成像水泥一样的碳酸钙覆盖层。一旦草食性动物发展起来,叠层石只能存在于有潮流、盐度高、周期性干旱或其他可抑制水下生物摄食的环境中。但在这样的水下生物出现之前,叠层石的数量还是很多的。一些种类的年龄超过了30亿年,这进一步证明,浅海中的生命开始出现。
到30亿年前,天空明净起来,地球慢慢变凉,地球表面开始发生细微的变化。虽然火山继续喷发着,但是在广阔的浅水区和沸腾的泥洼里,充满了细菌和原始藻类。潮汐水塘被一层蓝绿色的有生命的粘液覆盖着,叠层石随处可见。在深海的热液活动区细菌也一样繁生。石灰石沉积和新的光合作用生物继续使大气中的二氧化碳浓度降低,气候更加凉爽了。
大气中的二氧化碳可以吸收地球表面的热辐射。二氧化碳浓度的增高,使吸收的热量增加了,气候变暖了,这一现象称为温室效应。科学家们认为,地球的早期阶段,也进行着类似的过程,只不过是二氧化碳的浓度下降使地球的气候变冷,而不是变暖而已。
地球上最早的生命形式是微小的单细胞生命。随后出现了多细胞生命,这是进化中最有争议性、最神秘的阶段。有机体获得了细胞,而细胞是由一个细胞核和特殊的细胞内结构组成的。多细胞生命是否是由已存在的单细胞生命简单地演化来的?或者根据细胞内结构的共生性,是否可以认为多细胞生命是由简单的单细胞生命和大分子物质结合而成的呢?不管是何种方式,多细胞的海洋生物出现于20~30亿年前。没有人确切知道这是在什么时候发生的,是怎样发生的。来自化石和岩石的证据表明,在多细胞生命的演化过程中,大气中氧气的出现是一个关键的因素。
在20~30亿年前,地球的大气主要是二氧化碳和水蒸气,因为这时还没有办法产生大量的氧气。但在某种程度上,早期光合生物制造的氧气已经开始在大气中富集;制造出来的氧气要多于消耗掉的氧气。古代沉积物的锈化痕迹,为追溯大气中氧气的演化过程提供了线索。氧气是一种非常活跃的气体,当它与铁结合时,会生成铁锈。在氧气成为大气的主要部分之前,黑色的富铁沉积物从陆地上剥离并被搬运到海洋,过了一段时间,这些沉积于海底的物质被埋藏,最终硬化成岩。全世界,年龄在38~23亿年的岩石是由黑色的富铁层与浅色的贫铁层交互形成的,被称为条纹铁岩石。黑色层表明,铁进入海洋时并没有与氧气发生反应,而浅色层则代表了某种季节性的波动。
大约20亿年前,条纹铁沉积消失了,红色地层开始形成。这些红色地层是铁受到大气中氧气的氧化而形成的红色的岩层,它们表明,大气中的氧气浓度已经可以使陆地上沉积物中的铁发生氧化。在北美西南部和大峡谷的红色岩墙是由于沉积物暴露于富氧大气中,使沉积物中的铁大量氧化而形成的。大气已经开始向富氧性转化。
20亿年前,早期的海洋藻类和细菌繁殖着,进行着光合作用,向大气中释放的氧气越来越多。然而,地球表面上的环境条件仍极不利于海洋生命的生长。当大气中的氧分子电离形成臭氧,地球表面就能免受紫外线的伤害。早期的地球,大气中没有足够的氧气,不能形成臭氧来保护地球表面的有机体免受阳光的直接烤晒。另外,有机体利用氧气与有机物质反应而获得能量,这个过程称为氧化作用。但是氧气在反应中如此活跃,所以细胞必须进化出一种方式来利用这一强大的能源,而不至于在氧化过程中伤到自己。太阳能对地球上大多数的生命形式而言,仍是一种相对不可利用的能源,生命的生长受到了限制。
大约10亿年前,大气中有了足够的氧气,有效的臭氧层开始形成,有机体己经具备了安全有效地利用氧气的方法。这时水的表层成了适于居住的环境;太阳的能量可以被利用了,海洋的植物开始繁盛起来。地球的气候和海洋的温度稍微凉了一些,大的陆地板块已经形成。
大约7.5亿年前,我们故事的背景开始改变。曾经是分离的岩石“冰山”块儿,通过构造板块在地球表面的运动,变成了一个横跨赤道,东西向延伸的庞大的超级大陆。板块构造运动很早就开始了,它是造成陆块运动、洋壳产生与消亡和地球上许多不稳定因素发生的原因,对地球、海洋和生命的演化方式有着极其重要的影响。古老的岩石和冰川遗迹表明,超级大陆的许多地方被冰覆盖着,这时的地球可能处于第一次也是最冷的一次冰期;甚至近赤道的地区也被冰雪覆盖了。一些科学家认为,这时的地球好像一个巨大的雪球,但对这一观点仍存在着争议。研究者们无法确定产生这样一次大的冰期的原因,提出的新理论把重点放在了赤道周围大陆的影响上。但是在大约5.9亿年前,地球又变暖了,环境变得有利于生命发生又一次演化。
大约5.5亿年前,前寒武纪结束,古生代开始。海洋中的生命不断繁殖增加着。非常低等的生命形式进化成更高等的种类丰富的生物,是进化史上的一次重大的飞跃。许多年来,地质学家一直对这一现象迷惑不解,他们在化石记录中寻找其间缺失的联系。到1964年,地质学家R.·C·Sprigg在澳大利亚南部的埃迪卡拉山的古代海滩沙中,发现了一种奇特的软体动物遗迹化石。这些化石,数量最多的是一种环形的遗迹,形状像现代的水母:因此这一时期被称为水母时代,时间恰恰在古生代之前,距今约6亿年。在埃迪卡拉岩层中,还保存着蠕虫状动物、奇特的底栖动物和复叶状生物的痕迹和藏身处。在埃迪卡拉动物群落中,许多生物都很难归入现代的海洋生物种类之中。一些科学家认为,它们与海胆(棘皮动物)、蠕虫和甲壳类(节肢动物)有关。而德国古生物学家:Adolf Seilaecher提出了新的解释。他认为,这些外表奇特的生物与现代种类无关,而是代表着已经灭绝的生命形式,它们脆弱的垫状躯体易被新生的捕食者摄食。虽然继这次发现之后,在全球除了南极洲以外的每个大陆上都找到了埃迪卡拉动物群落,但它们似乎并没有在古生代之前的化石记录中出现。现在我们还不清楚,埃迪卡拉的海洋生物的灭绝是由于大灾难,还是由于不断变化的环境条件,或者只是被更成功进化的捕食者吃光了。
埃迪卡拉动物群落显著地说明了在古代海洋研究中采样所存在的问题。许多年来,地质学家们都是假定,在古生代以前,地球上根本没有生命存在,这并不是因为有证据表明确实没有生命,而是因为我们找不到生命存在的证据。在古生代以前,海洋中的生命基本上都是软体动物,既没有骨骼,也没有壳体,要成为化石保存下来,从地质角度来看,是不可思议的。大部分的软体海洋动物死亡后,沉入海底并很快腐烂。如果它们的遗体由于某种原因被软泥或沙快速埋藏,那么,它们能保存下来的几率就大大提高了。如果周围的沉积物受到富含硅钙等矿物的水的冲刷作用,可能会形成含有完整软体动物遗迹的岩层。如果一种生物具有壳体或骨骼,将更可能形成化石,这就是为什么我们对晚些时候的生命更加了解的原因。
模范“丈夫”——海马
在浩瀚的大海里,生活着一种形状十分奇怪的小鱼,其头部酷似马头,因而人们称其为海马。它是一种奇特而珍贵的近陆浅海小型鱼类,隶属海龙目海龙科海马属。头侧偏,每侧有2个鼻孔,头与躯干成直角形,腹部凸出,由10~12个骨环组成,就像穿了一副坚硬的甲胄;身体无法弯曲,全身完全由膜质骨片包裹;有一无剌的背鳍,无腹鳍和尾鳍,尾部细长,常呈蜷曲状;尾部的末端可以自由活动,休息时,利用它缠绕在海藻或其他植物上。
雄海马腹面有一个育儿囊,每当繁殖季节来临的时候,我们会看到一幕奇特的景象:刚刚孵化出来的小海马,随着大海马的身躯不停地做伸值与弯曲的摇摆动作,然后,大海马便把这些小海马一个个从腹部排放出来。其实,生出小海马的并不是海马妈妈,而是海马爸爸。原来,当生殖期来临的时候,雌海马就把成熟的卵子悄悄地产到了雄海马的育儿囊内;雄海马在给卵受精后,便把育儿囊的口封闭,从此就担任起孵卵哺乳的重任,带着这个“包袱”辛苦度日。由于育儿囊内的血管能提供充足的氧气和营养,胚胎在这里度过20天左右,便孕育出小海马了。小海马在刚开始学游泳时,若遇到危险信号,还会再进入囊中,而海马妈妈一旦离开,就再也不回来了。
海马全世界都有分布,以热带、亚热带数量较多。海马通常生活在沿海海藻丛生或暗礁多布的海区,或附着于漂浮物上随波逐流,可用背鳍摆动做直立游泳,以小型甲壳类为食。海南岛四周沿海和西南群岛近海都十分适宜海马的繁衍生长,共有10余个品种。海马是名贵的中药材,可与人参相提并论,故历来就有“北人参,南海马”之誉。
周游世界大洋的金枪鱼
金枪鱼是一种生活在海洋中上层里的鱼类,分布在太平洋、大西洋和印度洋的热带、亚热带和温带广阔水域,是一种大洋性鱼类。金枪鱼的形状很奇特,整个身体呈流线型,顺着头部延伸的胸甲,仿佛是一块独特的能够调整水流的平衡板,可以减少它在游动过程中产生的阻力。金枪鱼的尾部呈半月形,使得它能够迅速向前冲刺。
金枪鱼对环境有独特的适应能力,它的生长潜力也很大。为了所处的环境,它腹部和背部的颜色是不一样的,这是金枪鱼自我保护的一种方法。金枪鱼腹部的颜色比背部浅,从海里面向上看它的时候,它浅淡的体色跟海面的颜色差不多;而从天空往下看的时候,它又跟海洋深处水的颜色差不多。金枪鱼靠上下体色的差异既能够躲避空中和大海里的天敌,又能够巧妙地迷惑其他生物,以便于捕食。金枪鱼是一种肉食性的海洋鱼类,它们的主要食物是一些鱼类和甲壳类动物。
金枪鱼种群意识很强。如果从飞机上贴着海面往下看,会发现成群的金枪鱼排着整齐的队列向前游动。体小的在前面,体大的在后边,最前边的是一条“领头鱼”。因此,在捕捞金枪鱼的时候,吸引住这条“领头鱼”是个关键。
金枪鱼不喜欢强光,如果夜间想利用聚光灯来诱捕就很不容易。另外,金枪鱼的嗅觉虽不灵敏,但视力却相当好,如果往海里扔些小鱼,它会很快地发现并且赶来捕食。根据金枪鱼的这些生活习性,人们创造了捕捉金枪鱼的三种主要方法:竿钓法、围网法和延绳钓捕法。
金枪鱼是一种非常有趣的鱼类,它游泳速度快、旅行范围远达数千里,能作跨洋环游。近几十年来,很多科学家对金枪鱼进行“标志流放”试验,他们把捕到的金枪鱼标上记号后,再放回大海,观察它们的洄游路线,结果渔业工作者从回捕的金枪鱼中发现,有一种金枪鱼能够从美国的加利福尼亚沿岸游到日本近海,全程长达8500千米,平均每天游26千米;另一种金枪鱼横跨7770千米宽的大西洋只用了119天,每天游的路程都超过65千米;还有一种金枪鱼竟然能够从澳大利亚湾穿越印度洋,最终抵达大西洋彼岸,它的长途洄游的耐力实在令人钦佩!《联合国海洋法公约》第64条“高度洄游鱼种”所指的鱼种,大都属金枪鱼类。所以,金枪鱼不愧是鱼类中的游泳能手。金枪鱼在整个世界海洋东闯西窜,没有固定的栖息场所,所以,有人把它称为“没有国界的鱼类”。
金枪鱼有50多个品种,其中多数品种“个儿”比较大,最大的体长达3.5米,体重六七百千克;而最小的品种只有3千克重,大小相差很悬殊。金枪鱼的繁殖能力比较强,一条50千克重的雌鱼,每年大约产卵500万粒,如果这些鱼卵都能授精孵出幼鱼,并且长成500千克重的大鱼,那么,一条雌鱼和一条雄鱼就能够生产出250万吨金枪鱼,这相当于全世界金枪鱼的总捕获量。事实上,这是不可能的。因为绝大部分的鱼卵活不到成熟期,能够孵化出幼鱼的只是少数。即使孵化出了幼鱼,其中的多数又成了其他成年鱼、海鸟和其他海洋动物的牺牲品,而且金枪鱼还有同类鱼相残杀的恶劣习惯。所以,幼鱼的存活率极低,估计只有百万分之一二的小生命能长成大鱼。不过除了天敌之外,金枪鱼在大海里也有保护者,鲸和鲨鲸就是它的好朋友,它们经常游在一起。金枪鱼如果碰上了天敌,就会赶赶紧靠近鲸或鲨鲸,借助朋友的庞大躯体来掩护自己,大有背靠大树好乘凉之态。
目前,世界上有70多个国家从事捕捞金枪鱼的渔业生产。近年来,世界金枪鱼的年产量保持在300万吨上下,除印度洋以外,一些海洋的金枪鱼资源已经充分利用。因此,保护金枪鱼资源,也是摆在世界海洋渔业面前的一项重要任务。
远古的导航声纳
现代航海离不开测深仪、防触礁声纳、障碍回避声纳等一系列导航用的声纳设备。不论是水面舰艇,还是潜水艇;不论是商船,还是渔轮,都无一例外。水声学的诞生正是从导航的需要开始的。这些先进的导航技术设备,是人类智慧的结晶,亦是人类引以为豪的重要发明。然而这些设备的原理,却是人从海洋生物那里学来的。人类创造、使用声纳的历史只有几十年,而鱼类至少在5千万年以前就有了这种本领。
1949年,美国海洋考察船“阿特兰蒂斯”号在距波多黎各170海里的大西洋中,收听到一种不断重复的鱼叫声。每次叫声过后,便传来一阵低得多的声音。人们经过深入的研究,发现这是鱼类的“回声测深仪”正在工作。原来,生活在大西洋深水中的某些鱼类,是用声波探测海底的深度,发现障碍的。这一发现使人们兴趣大增,小小的鱼儿竟有这么高效率的“测深仪”。它的小型化和精良程度对于航海仪器的设计师们来说,是富有启发性的样板。
鱼类的侧线也引起科学家们的极大兴趣。它既是压力和机械震动的感受器,也是一种声波接收器。侧线是鱼类的重要器官,尤其是生活在深海中的鱼类,那里永无天日,一片漆黑,这就大大降低了鱼类眼睛的视觉作用。为了适应这种深海条件,鱼类就发展起了灵巧的侧线探测系统。鱼类是用侧线来探知周围环境的震动,并找到震源——向它游来的鱼或其他生物。有的鱼甚至能用侧线发现自己的猎物。有趣的是,鱼类的侧线和潜艇上的障碍回避声纳很相似。鱼类游泳时,在头部前方会形成首浪。当它游近某一障碍物时,首浪的压力场会发生变化,鱼类的侧线一感受到这种变化,便立即改变游泳方向。所以,鱼类即使失去了视觉能力,也不会撞到鱼缸的壁上去。某些没有视觉的盲鱼,很可能就是利用侧线来觅食和导航的。
鱼类的听觉器官也很灵敏。在鱼眼的后面,各有一个软骨或骨质的空间,鱼类的听觉器官就在里面。鱼类的内耳分为两个部分,上半部主要负责平衡,下半部则负责听觉。当声波传到内耳时,耳中的小耳石便随之发生振动,刺激旁边的听觉细胞,然后再由听觉神经将电脉冲传到大脑,鱼便听到水中的声音了。如果我们能模仿精巧的鱼耳,那就将为微型化的接收机开辟出新的道路。
救死扶伤的“虾大夫”
海洋动物有时也会生病,生了病有谁给治疗呢?海洋里的医生是一些清洁生物,其中就有我们要介绍的“清洁虾”。这种虾生活在温带和热带海洋,一向以热心医疗保健工作而著称于海内。
在巴哈马热带海域,有一种叫彼得松岩虾的清洁虾,透明的身上长着白色条纹和紫罗兰色斑点,色彩艳丽动人。它们在珊瑚礁中鱼类聚集处找到洞穴,常与海葵为邻,办起医疗站。要是有鱼来看病,它便殷勤地舞动起头前一对比身体长得多的触须,游到离洞口一寸左右的地方,毫不犹豫地爬上鱼身,先诊断病情,接着用锐利的钳把鱼身的寄生虫一个个拖出来,再清理受害部分,干净利落,“手”到病除。为剔除鱼牙缝中食物的残渣,它还得钻进鱼儿嘴巴里,在一颗颗锋利的牙齿之间穿来穿去,忙个不休;当检查到鳃盖附近时,鱼儿便依次张开两边的鳃盖,让它爬进去捕捉寄生虫。倘若鱼儿自认为尾部病情更为严重就会把尾巴伸过来,请示先行治疗。对于鱼身上的腐烂组织,清洁虾是决不留情的,严重时要动“大手术”治疗,“手术”细致彻底,鱼儿疼得挣扎摇动,也不会影响“手术”的顺利进行,其认真负责的劲儿,实在令人惊讶!
其“医疗站”开张的消息传开后,鱼儿纷纷前来就诊,工作紧张而又繁忙。有的是老病号,一天要光顾好几趟,比觅食花的时间还多;有的是新伤员,急于前来求诊就医。即使清洁虾搬迁后,鱼儿们还是络绎不绝地尾随而至,希望得到医治。
世界上的热带清洁虾包括彼得松岩虾在内,已知的有5种。有时它们会同一些清洁鱼,如霓虹刺鳍合作,共同开设医疗站。猬虾和黄背猬虾有着各自的服务对象。猬虾的工作场所设在宽敞明亮的大洞穴,专门清洁大鱼;黄猬虾喜欢在狭小阴暗的洞里,只为小鱼们服务,它呆在洞穴,把长长的白触须伸到洞处,舞动着,吸引鱼儿前来就医。
温带的清洁虾不设固定的医疗站,像加利福尼亚的鞭腕虾,设的是流动诊所。它们四处流动,出门行医。它们成百上千个成员组成医疗队,浩浩荡荡地在海底奔波巡诊,遇到需要清洁治疗的鱼虾,就主动上前为其细心治疗,来者不拒,医术同样熟练不凡。
清洁虾的行为实在有趣,人们不禁会问,它们为什么志愿行医呢?说来也简单,这是生物界的一种共生现象,称之为清洁共生。鱼需要除去身上的寄生虫、霉菌和积垢,清洁虾则由此得到食物赖以生存,两者互利互惠,相辅相成。
除了清洁虾,海里还有一些清洁鱼类,种类已知有50多种,数量很大。它们和清洁虾一样,为海洋生物的健康做出了贡献。如果把欢跃兴旺的鱼群附近的清洁鱼虾取走,很快鱼儿就会游走,所以许多出名的好渔场,正是众多清洁虾设立大量医疗站的海区。研究海洋清洁生物,将使人类在保护海洋生物资源方面有新的作为。
名不副实的“鲍鱼”
鲍鱼并不是一种鱼,而是海螺的近亲,一种贝类。不过它的贝壳很特别,椭圆而扁,像一只大耳朵,因此它的学名按字译就是“海耳”的意思。鲍只有半面壳,别看贝壳的外面黑不溜秋,壳内面却富有五彩斑斓的珍珠层,闪着彩色的珍珠光泽,故有“千里光”的美名,是装饰品及贝雕的极好原料。我国古代称鲍鱼为九孔螺,这是因为其贝壳近边缘外有一排小孔,是呼吸、摄食、排泄、生殖的通道。有的种类恰好有9个开孔,因而得名。鲍壳是中药,又称“石决明”,是明目除热,平肝通淋之效。自明清以来,鲍就和鱼翅、大乌参、广肚、鱼唇、鳖裙、趸、鱼皮、海龙肠一起,被列为海产八珍。
鲍鱼壳内的肉体柔软而肥大,腹面的肉足是它的运动器官。它常用足附在海中的岩石上,喜欢在风浪大、水质清、盐度高、海藻繁殖茂盛的沿海石穴里安家落户,大水流急,海藻丛生的海底爬行。平时它生活在水深10米左右的海区,白天躲在家里睡大觉,晚上出来找食吃,待吃饱喝足逛够了才回家。它的头部有一对细长的触角,触角的基部长有眼睛,嘴在触角之间的腹面,嘴里有齿舌,齿舌是一条略像高等动物舌头一样的“带子”,上面有一排小齿,鲍鱼就靠齿舌来刮取海藻吃。它主要的食料是红藻和褐藻,在四五月份吃的食物最多,长得最肥。
有趣的是,鲍也有着惊人的附着力,遇敌时,它可迅速用宽阔有力的足紧紧吸附在岩石上,只把坚硬的外壳朝向敌人,使想吃它的螃蟹、海星之类望壳兴叹,无可奈何。据说,只有章鱼才是它的对手,鲍鱼碰上章鱼是无法脱身的。章鱼先用腕堵塞它壳上的小孔,使它因窒息而肉足丧失粘附力,然后再用强有力的腕上吸盘把鲍从岩上吸开,成为口中美味,这真是一物降一物。
鲍有着超然的吸附能力,人们怎样才能捉到它呢?有经验的捉鲍能手多用突然袭击法,瞄准有鲍的石缝,猛铲过去,出奇不意将它从岩上铲下,在它尚未醒悟时立即捉住,不再给它重新吸附的机会。这样,鲍便成为了人们的盘中美餐了。
鲍鱼肉味虽美,但其内脏不可轻易食用。鲍鱼内脏中有一种感光色素,这是一种毒素。鲍鱼的这种感光色素主要在2~5月份有毒,这可能和它的食饵有关。
脱壳专家——梭子蟹
梭子蟹在动物分类学上属于节肢动物门甲壳纲,其头胸甲前缘左右两侧各有9枚锯齿,最后一齿又大又长,横向侧方突出,使头胸甲中部宽大,两侧尖细,形似织布用的梭子,故而得名。
在地球上生存的275种蟹类中,梭子蟹属海味珍品之最,经济价值最大,常见的有红星梭子蟹、运海梭子蟹和梭子蟹。这类蟹子胸甲表面具有横行的颗粒棱绒;甲面分区明显,额缘具有4枚小齿;复眼1对,具柄;步足5对,第1对大而坚硬,称螯足;第5对步足平扁如桨,称游泳足,有较强的游泳能力,被列为底栖游泳动物。
梭子蟹生长在近岸浅海,栖息水深10~50米的海区,以10~30米水深的泥沙底质海区最为密集。梭子蟹在白天光强时,潜伏在海底,夜间则游到水层觅食。奇怪的是在食物匮缺的情况下,母梭子蟹竟能用螯足从自己腹部取卵充饥。人们利用其特性,多在夜间把事先放有饵料的流刺网撒在海中,捕捉引诱来的蟹群,也可用拖网和诱饵钓,有时还可用手捉到个体较大的活蟹。
梭子蟹冬季栖息在较深的海底冬眠,第年11月至翌年2月,雌蟹最胖,性腺发达,桔红色的卵巢已扩展到胸部两侧。春夏之交是梭子蟹的繁殖季节,雌蟹产卵量与个体大小成正比,一般有2~10万粒,附着在雌蟹腹肢刚孵化后变成幼蟹。从幼蟹到成蟹要经过多次蜕壳,每蜕过一次壳,甲壳增大,体重增加一次,而且只在身体长到特别丰满时才会脱壳。
有趣的是梭子蟹是一个脱壳专家,春季孵化出的幼蟹生长速度很快,当脱壳8~10次,体重150克左右时达到性成熟便进行交尾活动。它们每次脱壳需15~30分钟,这时敌害生物往往会乘虚而入,侵食个体,体弱多病的个体也会在脱壳中自我淘汰,每脱一次壳都是生死搏斗。幼蟹每脱一次壳,甲长和甲宽可增加30%,到中秋节前后,蟹便可长成较大的肥蟹,俗谓“秋风起蟹儿肥”,也就是捕获的最好季节了。