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第4章

珊瑚礁群落指以生长在珊瑚礁潮下带的造礁珊瑚类为主的群落。是以造礁珊瑚开始的许多造礁生物,成为其他生物生息的基础和依存物,以其形状复杂的骨骼形成多样的生活场所。其中可以看到许多种类的底面底栖生物、底下底栖生物和周生生物,其种类是丰富多彩的。作为主体的造礁珊瑚类呈典型的带状分布,但其状态和种类组成每因海域和地形以及波浪露出程度等关系而有变化。珊瑚礁群落比其周围的外洋,初级生产显着旺盛。还因为造礁珊瑚类的捕食者很少,看起来非常稳定。近年大面积发生的长棘海星对珊瑚的危害尽管是局部的,但也给群落带来了显着的变化。除这种珊瑚礁群落以外,还有的把砂滨植物群落、红树群落、潮间带群落、海藻带群落等这些珊瑚礁岛所有的生物群落都包括在内,统称为珊瑚礁群落。

水下迪斯尼乐园

水下迪斯尼乐园被称为“世界第六大洋”。座落于美国佛罗里达州奥兰多市的水下迪斯尼乐园是当今世界最壮观的海底观光点。

当观光游客乘坐蓝色的“海中客车”经过巨大的丙烯树脂玻璃窗口时,人们会看到奇妙无比的珊瑚礁和形态迥异的鱼虾。在海洋基地的中央大厅,人们还会看到一座透明的两层密闭舱:在40秒钟之内,这个密封舱就会注满水,潜水员还可以通过气密舱与游人交谈。中央大厅向外延伸出6个分厅,以多侧面观赏海底奇妙场景。

无脊椎动物发声

无脊椎动物的某些发声可能和繁殖有关,或作为警告的信号。

发声最多的是甲壳类,如蟹类和虾类等。这类动物通常用钳和触角之类,撞击和摩擦发出劈啪声、喀哒声或锉磨声。有些亚热带的虾有一个特别大的螯,用以发声。这种噪声,大部分是无脊椎动物在进食和运动中发出的,噪声频谱介于20赫到20千赫之间。在这些动物群集的温暖海区,噪声很大,在10~20千赫范围内,可能比2级海况下的海洋噪声大45分贝之多。软体动物中,贝类在它们的壳开合时发出碰撞声;乌贼和章鱼在用坚硬的嘴进食时发出锉磨声,在喷水向前推进时发出砰砰声;藤壶和海胆在移动时也会发出喀哒声。

大洋深处的探险竞赛

近年来,探索深海奥秘、开发深海资源已成为众多海洋学家的重任。尤其是美国和日本,为了探索大洋深处的世界,新点子、新手段层出不穷。平静的海水下,一场激烈的竞争正在进行着。

1995年3月24日早晨,一个小小的橙黄色的金属舱从一艘日本考察船上悄无声息地滑下,潜入了太平洋马里亚纳海域。中午11点22分,它已经下潜109114米,到达了海床。在数小时的海底游历后,又被停留在海面上的考察船收回。

这个金属舱是日本海洋科学与技术中心设计制造的,名为“海沟”无人深潜艇。当天它达到了地球的最深点——马里亚纳大海沟。它下潜的深度,仅比35年前瑞士人杰·比卡特和美国人华尔什用他们的“特里斯特”号深潜艇创造的世界纪录少了60厘米。

“海沟”没能破纪录,但日本科学家并不为此遗憾。这艘无人深潜艇装备着机械手、探照灯和摄像机,由母船上的计算机通过12公里长、20吨重的光导纤维遥控,它的主要任务是水下11公里取样、摄像,进行长时间的科学考察,而1960年“特里斯特”号在达到10912米的纪录深度后就迅速返回了海面。

“海沟”是日本深海开发计划成功的象征。作为一个由7000多个岛屿组成的国家,日本的陆地资源极其贫乏,大洋底下蕴藏的财富当然令这个国家的经济界和科学界人士关注。这就不难解释为什么日本海洋科学与技术中心每年会获得大藏省186亿美元的巨额拨款,仅“海沟”计划就耗费了5000万美元,其海洋研究经费居世界之冠。

日本的深海开发计划有一个明显的特征,那就是把调查海底资源、发现海底生物和研究地震板块作为重点,而其中心目标则是为长远的经济发展服务。在这一点上,它远远走在其他国家的前面。

在深海探险和科学考察方面,超级大国美国历来是不甘示弱的,“载人鱼雷”是美国继日本“深海6500号”遨游马里亚纳海沟,保持6500米载人潜水纪录以来实现其深海探险梦的一个“秘密武器”。

在美国加利福尼亚的小镇里士满,有家规模不大、经营很不景气的公司,名叫“海洋探险集团”。公司的老板、着名海洋学家格拉汉姆·霍克斯有个雄心勃勃的计划:在20世纪结束前的某一天驾驶着自己设计制造的深潜艇“深海飞行2号”遨游马里亚纳海沟水下11公里的海底世界,打破日本“深海6500号”保持的6500米载人潜水纪录。

“深海飞行2号”与迄今为止所有的深潜艇不同,它非常小,仅有两米多长,备有电源和发动机,能在水下以每小时25公里的速度行驶。在这样狭小的空间里,还留有一名驾驶员的位置。这样,它不需要来自海面的任何支援,就能独自考察大洋下面的世界。看上去,整艘深潜艇犹如一支玻璃头的大雪茄。

霍克斯的计划被许多同行视为异想天开,但他却坚持己见,但是由于每次行动都要大型考察船运送和照看,既耗资不菲,又不方便,如今,包括美国在内的大多数国家对此望而却步。

“深海6500”和“深海飞行”是载人的深潜艇,理论上来说,它们不需要考察船伴随。“深海6500”是大型的深潜艇,也有足够的装备,“深海飞行”则是微型的,相对便宜。后者招来许多海洋学家的争议。着名美国海洋学家罗伯特·巴拉德就指出,在10公里的水深下驾驶这种微型潜艇,一旦出现缺氧或其他问题,就完全是拿科学家的生命冒险,而且它根本没有什么仪器来进行科学考察。而它的支持者则认为,任何机器都无法与人的直接考察媲美,“深海飞行”结构轻巧,易于运送,还可以跟踪鱼群,具有一定的经济价值。

深海机器人则是近年来智能技术迅猛发展的成果。它结合了上述两种类型的优点:既装备齐全,又轻巧廉价,而且不需要遥控,是一种具有内部记忆能力并能独立判断周围环境的综合控制装置。自从1953年第一具水下机器人问世到1997年为止,世界上共研制出水下机器人1128具,水下机器人一切活动均靠人的操纵,发展到能按程序重复作业的“电脑”自动型机器人,现在又发展到能模拟人的感觉并自动进行处理、加工信息的智能型机器人。目前已经出现了两种原型,一个是巴拉德设计的“自动海底探索者”,一个是美国马萨诸塞州的工程师道格·韦伯发明的“奥德赛”。

后者尤其值得称道,它造价仅需5万美元,无需带电池,因为它依靠各个海水层的不同温度就能产生足够的电力。深海机器人被海洋学界看做是最有前途的海底“探险者”。

目前,大多数海洋学家认为,要获得海底世界的全景,三种考察方式必须综合使用,取长补短,而且我们还需要远比现在更多的深潜艇和机器人。没有一个国家能够独立负担这笔开支,除非各国联合起来,一起对大洋深处进行探索和开发。

海底古老岩石

科学家们在大西洋中脊一带的海底发现,这里的海底就像是一个被打破的鸡蛋,到处都是像刚刚流出来的蛋黄一般的岩浆凝固而成的岩石,有的像钢管,有的像薄板,还有的像绳子、棉纱,甚至像被挤出来的牙膏……这些岩石的表面,还有一层恰似骤然冷却的玻璃质外壳。他们还发现有许多切过裂谷底部、深不见底的裂缝。总之,种种迹象表明,正如海底扩张和板块构造理论所认为的那样,这里是新生地壳的发源地,地幔物质正是通过那些深不可测的裂缝上升,并推挤着两旁的海底向外扩张;证明这里的岩石正像板块构造理论所要求的那样,其年龄值趋近于零。

然而,事物是复杂的,尽管有着这次实际观察资料作为证据,但人们也发现一些与板块构造理论不相符合的事实。其中最引人注目的也正是在另外一些大洋中脊发现的具有古老得多的岩石。

早在1947年,美国哥伦比亚大学所属的拉蒙特一多尔蒂地质研究所的“阿特兰蒂斯”号海洋考察船,就曾在北纬30度的大西洋中脊,采集到几块变质玄武岩样品。经用钾-氩法测定,这些岩石的年龄值为4800万年。由于当时板块理论尚未提出,人们也就没有对这一年龄值提出怀疑。后来,虽然海底扩张和板块构造理论问世了,但理论的倡导者们又完全忽略了这一事实。断言大洋中脊是新生岩石诞生的场所。有人提出质疑,有些板块构造的支持者则以年龄测定误差来应付。

20世纪60年代后期,有人决定对这些变质玄武岩进行重新检验。为了防止钾-氩法可能出现的误差,他们采用了一种更先进更准确的氮-氩法。实测的结果使人们不禁吓了一跳,因为其结果表明,这些变质玄武岩的年龄不是像板块构造理论的支持者们所期望的那样变小了,而是变得更大了,为17亿年。

这个毋庸置疑的数据,使海底扩张和板块构造理论的支持者们大伤脑筋。着名的板块构造说的创立者之一勒皮雄不得不为此发表一个声明,声称他很熟悉这些变质玄武岩的采掘情况,认为这一年龄值可能与样品采集后混入的外界物质有关,不能代表岩石的真实年龄;他还认为这些岩石在海底的原始位置也值得怀疑。也就是说,这些岩石不是大洋中脊的原生岩石,而是来自陆地。譬如在高纬度地区,那里的陆地岩石被冰川刻蚀下来后,会和冰块一起坠入海洋成为冰山,随着海水漂移,当冰山融化以后,岩石便沉入海底。

然而,人们很快指出,这些岩石的采样位置位于北纬30度,冰山是不可能向南漂移如此之远的,即是在第四纪冰期时也不存在这种可能。同时,岩石学研究也证明,这些变质玄武岩的岩石化学特征和岩石结构特征,都清晰地证明它们是一种海洋玄武岩,而非来自陆地。另外,也没有证据表明,它们在采掘后遭到了什么严重的污染,相反却可以说明,测定的年龄值是可靠的。何况,类似的情况,在大西洋中脊的其他地方也有发现,那里,人们找到了不仅年龄老而且属于浅水成因的沉积岩,甚至古老的陆壳残余——一片麻状花岗岩。

所有这些事实使研究者们不得不另寻解释的途径。曾对这些岩石进行氮-氩法测定的米诺路·奥兹玛认为,这些岩石是大西洋破裂和扩张前存在的或初期形成的,以后尽管地幔物质上涌导致海底扩张,但这些岩石的部分破碎块体却可能因断裂的关系,被保留在上涌带的顶部,没有受到扩张的影响。

有意思的是,不仅大西洋中脊有这种奇怪的岩石,同样,在西印度洋海岭上人们也采掘到年龄为515亿年的古生代花岗岩。

如果说大西洋中脊和西印度洋海岭上的这些古老岩石,还可以用奥兹玛的理论来进行解释,那么,1982年前苏联“拉普捷夫”号考察船在太平洋中的发现,就使人们如坠雾中了。“拉普捷夫”号在太平洋中心用洋底铲掘器从基岩露头面上采取到一大块的岩石,竟然是代表古老陆壳的花岗片麻岩。大家知道,这里不是太平洋中脊的所在地,当然无法用奥兹玛的理论来解释,那么它又是怎样来到这里的呢?

海底深渊之谜

1960年1月23日,太平洋西缘马里亚纳海沟的洋面上,惊涛奔涌,狂风怒号。有两位勇敢的科学家乘坐在美国“的里雅斯特”号深潜艇里。潜艇凭借着压载钢球的重量,就像天女下凡似的直向地球的深渊飘落下去。两个多小时后,人类终于第一次到达海底的最深处。水压计指示这里的水深是11000米,这比珠穆朗玛峰的海拔高度还要大2000多米。11千米高的水柱压到了深潜艇身上,它的分量恐怕不下于当年压在孙猴子身上的五行山。潜艇承受了大约15万吨重的压力。虽然潜艇的壳体由一种强度特高的合金钢制成,它的直径仍然被压缩了15毫米。

海底的深沟,是由坚硬的岩石组成,海底上盖着薄薄的一层泥沙。沟底的软泥,有的来自繁殖于海面上的微小生物的遗体。因为它们太小、太轻了,从海面沉到海底,大约得一年光景。另外,沟坡上的泥沙偶尔也会崩落到沟底。海沟的上部比较开阔,越往下,渐渐缩窄,与长江三峡等陆上峡谷的情形相仿。可是,就规模大小来说,名扬中外的长江三峡,摆到深逾万米的马里亚纳海沟面前,那就惭愧得很,只不过是巨人面前的侏儒罢了。

世界海洋的平均深度不到4000米,而全球19条海沟的水深却都在7000米以上,是名副其实的海底深渊。多少年来,科学家们一直在苦苦思索:海沟为什么会这样深?难道它仅仅是海底上一种偶然的起伏不平?

在海底的深渊里,终年暗无天日。这里见不到海面上的浪涛,也听不见人世间的喧嚣。它是如此的幽深,莫非已临近传说中的地狱冥城?

直到20世纪60年代,地球科学家才渐渐明白:就在这寂静诡秘的世界里,正发生着一桩惊心动魄的事情。

原来,海底的深渊,果然就是“地狱”的入口处——海底地壳就在这儿被一股疯狂的无形的力拖进地底去了。

海底最深的地方,并不像某些人所想象的,是在大洋的中央。恰恰相反,19条海沟几乎都处在大洋的边缘。而且,绝大多数海沟环绕在太平洋的周围地带。海沟或者与大洋边缘的群岛配对,例如,日本海沟、琉球海沟和菲律宾海沟等就紧挨在日本群岛、琉球群岛和菲律宾群岛边上,海沟、群岛形影相随;海沟也可以与大陆边缘的海岸山脉相伴,例如,与南美洲安第斯山平行排列的,是太平洋东南缘的秘鲁-智利海沟。海底地壳在海沟底并不是直着身子被拖进地球的内部,而是倾斜地插入旁边的群岛或大陆底下。

现在我们可以明白,海沟之所以这样深,就是因为海底在这儿向下弯曲,沉潜到相邻大陆或群岛之下的缘故。这情景很像水面上的冰块,一个冰块斜插到另一冰块之下,两个冰块相互重叠起来。在海沟附近,大陆地块骑跨在海底地块之上,陆块向上仰冲,被高高地抬起来;海底则向下俯冲,深深地下陷。目前,南美洲的安第斯山上冲到六七千米的高度,旁边的智利海沟却沉于海面下7000余米,二者高差将近14万米。这是地球表面上最大的起伏不平。

当然,浩大的地壳块体毕竟不是冰块。我们粗略估算一下,太平洋地块的重量大约有亿吨。这样一个庞然大物强行冲进大陆地块之下,自然非同小可,必定会弄出些骇人的事变来。

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