关于深海生物耽的美文
前言
为什么海洋这个话题值得你花时间了解呢？往大了说，深海开发是当前国际竞争的前沿领域，国家间的许多博弈从陆地转向了海洋。想看懂国际局势，了解海洋必不可少。往小了说，我们对海洋看上去好像很了解，其实充满了俗知俗见，很多知识该更新了。
比如，被问到世界上有几大洋，大多数人的回答很可能是四大洋：太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋。但是，从2021年6月8日“世界海洋日”之后，四大洋就变成了五大洋，多出了一个南大洋。这是怎么回事呢？南大洋在哪里？为什么会突然凭空多出来一个大洋呢？别着急，后面我会详细讲述。
平时看到海面上繁忙的货轮、演习的军舰，还有正在开采油气资源的钻井平台，我们会感觉人类已经熟悉了海洋，甚至可以掌控海洋。但是，看完这本书，你大概率会改变这个看法。你会认识到，我们对海洋的了解程度远远不够，有太多未知的领域和难解的问题等待着我们去探索、去解答。
我们常说“上天入海”，图书市场上你能找到很多关于“上天”这个话题的天文学科普书，却少见到关于“入海”的书。这本《深海浅说》是一本难得的佳作，它获得了中国图书评论学会颁发的“2020年中国好书奖”，以及“第十六届文津图书奖”。作者驾轻就熟，把关于深海的知识讲得生动有趣、深入浅出。
这本书的作者汪品先可是大有来头，他出生于1936年，是我国著名的海洋地质学家、中国科学院院士，是我国古海洋学和深海钻探领域的开拓者，他多次带队深潜南海，开展科研探索，曾获得国家自然科学奖、欧洲地学联盟的米兰科维奇奖等荣誉。2018年，82岁高龄的汪品先院士再次深潜南海，发现了南海深水珊瑚林，并带回了宝贵的红珊瑚样本。多年以来，汪院士一直在撰写深海科普文章，向公众介绍关于深海的基础知识和科研进展，这本书就是他多年来科普工作的精华。
接下来，我就分三部分为你解读这本书。第一部分，我先带你回顾两个关于海洋的基础知识：海洋有多大和海洋有多深，听完我的讲述，你可能会有新的认识；第二部分，我们顺着深海探索的脚步，潜入海底，你会发现很多已有的认知会被颠覆；第三部分，再把目光拉回到人类自身，看看长久以来人类如何处理与海洋的关系，以及面对海洋这个舞台，国际社会应该如何开展合作？
第一部分
先来看第一部分。我带你回顾两个关于海洋的基础知识，海洋有多大，以及海洋有多深。提到海洋在地球表面的占比，相信很多人应该都记得曾经学过的地理知识：海洋面积约占地球表面积的70%。如果把这个问题再往下追问一步，海洋可以被划分为几大洋呢？可能大部分人的答案就该更新了。
前面我们提到，在2021年的6月8日“世界海洋日”，美国国家地理学会正式承认南大洋，它与太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋并称为世界五大洋。你可能会疑惑，这个南大洋在哪里？为什么会凭空多出来一个大洋？
南大洋是南纬50°以南的印度洋、大西洋和南纬55°到62°间的太平洋海域，换句话说，你可以把南大洋理解为围绕南极洲大陆的海洋。跟其他四大洋不一样的是，南大洋是世界上唯一完全环绕地球而没有被大陆分割的大洋。这是什么意思？你打开世界地图，就会发现，其他四大洋几乎都被大陆包围着，比如面积最大的太平洋被亚洲和美洲包围，大西洋被欧洲、非洲和美洲包围，但是南大洋不一样，它的南面是南极洲大陆，北部边界没有连接着陆地，而是与大西洋、太平洋、印度洋相连。也正因为如此，长期以来，地理学家一直把南大洋当作这三大洋的南部延伸。
既然这样，为什么还要把南大洋单独分出来呢？原因在于，经过多年的观测和研究，科学家发现，南大洋在全球大洋的环流中起着特殊的作用。过去科学家的共识是，北大西洋决定着全球的洋流。因为温度低、盐度大，北大西洋表层的海水下沉到深层，并流向南部，到南半球之后再上翻，返回北部，这样一来，海水的流动像传送带一样，把太阳照射的能量分布到地球低纬度和高纬度的不同地区，进而影响气候变化。
但是，随着近年来研究的深入，科学家发现，温度低、盐度大的特点，并不能驱动大洋形成环流，新的观测和模拟表明，驱动的源头在南大洋，靠的是强劲的风力驱动。南大洋的环南极西风，是地球表面最强的风系，它有多厉害呢？由它引起的上升流，可以让2000到3000米深处的海水上涌，从而使得地球80%的深层海水能重见天日。你可以这么理解：有一条“大洋传送带”，海水从北大西洋下沉，从南大洋上升，海水通过这个过程来影响全球的气候。过去科学家认为，驱动传送的力量来自北大西洋下沉流的推动，而近年来新的发现认为，力量的源头来自南大洋上升流的拉动。
你可能会想，几千米深处的大洋深层水，离我们那么远，怎么流动和我们有什么关系？其实关系非常密切，大洋的水控制着地球表层的生态环境。我们关心大气中二氧化碳的浓度，而海水里的碳是大气的60倍；我们关心气温的升降，可正是海水在控制着气候。理解了南大洋在海洋学上的特殊位置，甚至可以说是中心位置，才能更好地探索和利用海洋。
讲到这里，你应该对海洋有了新的认识，世界各大洋相互连接，它们的中心是“新晋”的南大洋。不过要提醒你的是，追溯历史，“南大洋”这个词其实并不是最近才出现，科学界对“南大洋”的概念界定一直存在争议，同时随着认识的更新也在不断调整。早在2000年，国际水文组织就已经明确了“南大洋”这个概念，但是并没有被广泛接受。不少科学家认为，其他大洋海底都有对应的大洋中脊，脊就是脊柱的脊，这是地壳最活跃的地方，经常发生火山活动和地震，也因此能产生新的地壳。但是南大洋缺少中脊，因此并不承认它的独立地位。
科学界的争议我们先不去管它，作者在书里也提到，人们使用的科学概念，往往并没有绝对的标准，很多时候取决于传统习惯或者使用的方便。如果我们承认南大洋的存在，那么，世界五大洋的面积大小该如何排列呢？南大洋会排在第四位，前面依次是太平洋、大西洋和印度洋，排最后的是北冰洋。
说完了海洋有多大，我们再来看看海洋有多深。你可能知道，全世界海洋的平均深度是3000到4000米，最深的地方在太平洋的马里亚纳海沟，超过了11000米。这些数据直到20世纪才被我们掌握。16世纪麦哲伦船队环球航行时，在太平洋中部丢下一根系着炮弹壳的700米长绳，发现根本够不到底，由此认为大海是没有底的。其实对于古人来说，航海怕浅不怕深，因为如果海水太浅，船就会撞上暗礁浅滩。
你可能想不到，真正的深海测量，最开始还真的是用麻绳系上重物往海里扔，触底后收回来再测量。不过海水在流、船身在动，海水里的绳子不可能垂直，这种操作的精确度也可想而知。直到1870年代，美国军舰为了探索跨太平洋通信电缆的铺设，用钢琴丝替代麻绳做了测量，想到用钢琴丝的人你可能不陌生，他就是大名鼎鼎的英国物理学家开尔文勋爵，绝对温度的单位命名为“K”，就是为了纪念他。钢琴丝比绳子细得多，投放下沉也快得多，从而将测量的效率和精度大大提高。
当然你也会发现，这样的测量方式太原始、太落后了。如今的深度测量，主要依赖回声测深的声学方法和卫星测高技术。回声测深是在船上向海底发射多束声波，根据反射回来的时间来推算深度。多束声波同时发射到海底，形成一条十几公里宽的测量带。但是，这种方法的弊端也很明显，就是效率太低。你想想看，海洋面积这么大，而每次测量才能覆盖十几公里，科学家估算了一下，用回声探测的方式，要想覆盖全大洋的测量需要大约200年。
于是，出现了卫星测高的遥感技术。卫星上有雷达高度计，可以测量出海平面的高度。海底地形对海平面高度有重力上的影响，因此能够通过重力异常推算出水深。卫星技术大大缩短了测量的用时，大约只需要1年，但是，这种测量方式毕竟没有真正触达海底，是间接推算的结果，测量数据的精确度并不高。
你看，海洋测量技术经历了三个阶段，从用绳子测点，到用声波测线，再到用遥感技术测面，取得了技术上的巨大进步。在不少人的印象里，我们既然都知道了海洋最深的地方在哪里，那么应该对海底地形掌握了大概。其实，真实情况并非如此，由于几千米厚的海水阻挡，遥感技术的精度受到影响，使得绝大部分海底至今也没有详细的地形图。我们对海底地形的了解，还不如月球背面，甚至都不如火星。了解海洋深度只是第一步，更有价值的是掌握海底地形。在这一方面，人类还需要等待更进一步的技术突破。
第二部分
讲到这里，你可能已经感受到，目前我们对海洋的了解，其实并没有想象的那样深入。如果再往海洋深处走，你的认知会被进一步颠覆。举个例子，不少人会认为，深海的海底就是地球上万事万物的终点，可是科学家告诉你，答案是否定的，因为海底是漏的。
这太有意思了吧？难道海底下还有其他东西，跟海洋连通着，而且时常发生着交换？的确是这样，说海底是漏的，是因为从海洋底下真的有流体在跑出来。比如，大洋的中央有很多热液，大洋的周边有很多冷泉。
我们先说热液。你可能听说过海底有“黑烟囱”，这其实就是热液形成的。深入海底下深处的水与上升的岩浆接触后，顺着海底的裂缝处喷涌而出，看上去像是冒出来滚滚黑烟。热液富含金属元素，冷却后在喷口沉淀，层层叠叠就形成了“黑烟囱”，而且在热液附近还发现了热液生物群。作者讲到热液时还提醒我们，很多科普书说美国“阿尔文号”是在1977年意外发现的热液黑烟囱，其实不对，真实的情况是，1977年发现的是热液生物群，在1979年才第一次发现黑烟囱。作者还特意强调，深海热液的发现，是学术界多年努力取得的突破，并非偶然的巧遇。
我们再来看冷泉。冷泉，顾名思义，温度并不高，主要成分是甲烷。冷泉里的甲烷主要被包在水分子里，形成天然的气水合物，这个东西你一定听说过，就是可燃冰。平时可燃冰埋在海底下面，只有流出来才会变成冷泉。
不过，要说从海洋底下跑出来的流体，热液和冷泉的数量都不算大，真正数量大的是海底下面的地下水。海底下面的地下水，主要来自地质活动。在冰川时期，海平面下降，露出了大片的陆地。这时候降水一方面汇流入海，另一方面就渗入地下成为地下水。等到冰期结束海面回升，这些地下水就储存在海底下面，长久地保留下来。一旦有板块活动出现裂缝，地下水就会重新跑出来回归海洋。
所以你看，过去我们认为，到海底，就算到头了。但是真实情况是，海底是一个双向的世界，既有从海面向下的运动，也有从海底向上的运动。海底是漏的，深海海底绝不是地球上万事万物的终点，这颠覆了我们对世界的认识。不仅如此，人类对深海的进一步探索，还在不断颠覆我们对生命的认识。
过去我们认为，深海是一片死寂的，传统观点是“万物生长靠太阳”，200米以下的海洋既然照不到阳光，生物也就没法生活。可是进一步的深海探索发现，深海海底，尤其是水深2000到3000米的地方，是地球上生物多样性最高的地方之一。你可能会好奇，这里的生物依靠什么生活呢？它们的生活来源只有两种，“一上一下”，“上”指的是从上面掉下来的生物活体、尸体和粪便；“下”指的是海底下面提供的能量，通过化学合成作用制造的有机物。这是什么意思呢？
你应该还记得，前面我们提到海底有热液，也就是黑烟囱。黑烟囱的附近生活着热液生物群，比如体型巨大的管状蠕虫，长度通常有一米多，最长的达到两米五。有趣的是，这些管状蠕虫既没有嘴，也没有消化器官，换句话说，它们没法主动吃东西。它们能活下来主要依靠的是细菌，细菌依靠热液的热量和硫化氢，通过化学合成作用制造有机物，提供给这些体型巨大的管状蠕虫。我们都知道食物链，其实在一片漆黑的海底深处，也有一条黑暗食物链，管状蠕虫与共生的细菌在最底层，上面是以它们为食的软体动物，再往上就是吃软体动物的鱼和螃蟹。
深海的探索，颠覆了“万物生长靠太阳”的基本观念。深海化学合成作用与黑暗食物链的发现，大大拓展了人类对生命的理解。不过到此为止了吗？并没有，再往下探索，科学家发现了海底下面的深部生物圈，进一步颠覆了我们对生命概念的认识。所谓深部生物圈，指的是在海底下面上千米的岩石和地层里，还生活着数量巨大的微生物。他们被封存在地层孔隙微小的空间里，依靠地层里的有机物生存，因此新陈代谢极其缓慢，这也导致这些微生物的“寿命”极长，动辄以万年甚至百万年计。当然了，这种长寿并不值得我们羡慕，因为微生物基本处于休眠状态，“生活质量”就更谈不上了。
你可能会问，发现这些“长生不老”的微生物有什么用呢？其实，至少有两方面的实际价值，一方面这些微生物在告诉我们，它们正采用与我们以往所知不太一样的方式进行着生命活动，这对于科学研究有重大的意义。另一方面，这种生命现象也提示我们，像地球表面一样要有阳光，这样的生存条件要求太高，但是具备深部生物圈生存条件的天体在宇宙里数量可不少，这就为寻找地外生命提供了新的方向。
第三部分
讲到这里，你应该会有这样的感觉，我们人类面对深海，未知远多于已知。对深海的探索，不仅是在扩展我们对海洋的认识，还在颠覆和修正着我们已有的认知。不过说到底，对海洋的探索研究，主要的目的还是服务人类自己。第三部分，我们把目光拉回到人类自身，看看长久以来我们如何处理与海洋的关系，以及面对海洋这个舞台，国际社会应该如何开展合作？
说到人类与海洋的关系，我想带你看看人类对海洋的开发情况。深海蕴藏着丰富的资源，比如金属矿产、石油、天然气，人类对这些资源的开采利用，你一定不陌生，不过，我这里想特别跟你介绍的是深海的生物资源。利用生物资源的常规操作，你应该也很熟悉，就是拖网捕鱼。拖网捕鱼主要集中在浅海，可是近年有向深海推进的趋势。要知道，深水鱼比浅水鱼更经不起过度的捕捞。对这些资源，我们的思路要从捕捞调整为保护。保护什么呢？保护的是深海的生物多样性，这背后是深海生物的基因资源。
基因资源是深海生物资源开发新的方向，它关注的不再是通过渔业获取动物蛋白，也就是吃肉，而是在于深海生物身上各种各样的“特殊功能”，它们有的能适应高温高压的环境，有的能在缺氧的环境下生存，还有的则有极长的寿命。这些特殊功能背后，其实都是特殊的基因和化学物质在发挥作用。结合最新的生物工程技术，科学家就能尝试利用这些基因和化学物质，解决人类遇到的问题。比如这本书提到，有一款在西班牙上市的抗癌药物，就应用了从一种地中海海鞘（qiào）中获得的成分。
面对丰富的海洋资源，人类往往有一种“淘金”的狂热冲动，就像当年发现新大陆后，人们蜂拥而至、攫取资源。可是作者在这本书里提醒我们，在海洋面前，应该收敛起这份狂热，意识到我们对深海认识的局限。其实，不止在深海的认识上我们有巨大的盲区，面对海洋这个舞台，国际间的合作与竞争，都存在着需要讨论和解决的问题。我来带你看两个例子。
第一个例子是海洋国际管理的无序状态。在陆地上，除了一些特殊的历史遗留问题，对于现代国家来说，国与国的边界是清晰明确的。可是到了海上，“国界”这个概念就变得模糊起来。可能你也想到，“国界”的争夺，背后有一个重要的原因是资源。比如在日本海的南部海域，一块郁陵盆地内，蕴藏着可燃冰和石油资源。盆地上的小岛，就成了日本和韩国常年争夺的对象。这个小岛日本叫竹岛，韩国叫独岛。小岛的面积不大，加上周边的礁石，总面积只有20个足球场大小，而且缺乏淡水供应，但因为海底资源的存在，这个小岛成了两国争夺的焦点。
表面上是国家间对海洋资源的争夺，折射出的是海洋国际管理的无序状态。从历史的角度来看，人类进入海洋的时间并不长，积累起来的管理经验几乎都来自陆地，并不适用于海洋，比如“西兰公国”这个例子就令人啼笑皆非。
二战的时候，英国为了抵御德国轰炸机的空袭，在距离东海岸外大约11公里的海域，修建了一批平台作为海上碉堡。二战后的1967年，其中一座废弃平台被一位名叫罗伊·贝茨的退役军官接管，他宣布在那里成立“西兰公国”，他本人登基称王。
你看，离英国这么近，公然成立一个独立的国家，你肯定也能想到，英国政府一定不会同意。可是英国最后败诉了，法院判定“西兰公国”所处的平台在英国领海之外，属于公海上的事务。英国政府没办法，为避免有人模仿，只好把其他相似的平台拆掉，但是“西兰公国”却一直存在着，并且得到进一步的发展，不但以独立“国家”的身份发行邮票、货币和护照，而且作为法外之地，还公然为一些非法行为提供支持。
这个“西兰公国”今天依然存在，虽然“开国国王”罗伊已经于2012年去世，但是其亲属依然继承了“王位”，延续着统治。讲了这么多，我没有提“西兰公国”的“国土面积”是多少，讲出来你可能都会觉得可笑：只有550平方米，还不到一个足球场的十分之一，常住人口很少超过5人。
从“西兰公国”这个例子，你应该能体会出国际海洋管理秩序的混乱。不过这些还都是明争，在海洋权益的争夺上，还存在着不少暗斗，甚至打着科学的旗号谋取军事情报、进行军事部署。比如在冷战期间，1974年，美国打着深海开矿的幌子，打捞苏联沉没的核弹头潜艇。1968年的3月，苏联装有3枚核导弹的潜艇发生事故，在太平洋的中部深水区沉没。苏联想了很多办法都找不到沉船下落，只好放弃。反倒是夏威夷珍珠港的美军发现了沉船的位置。在冷战紧张的背景下，这对于美国可谓天赐良机，捞起沉船，就能获取到苏联的核机密。但是，困难也是显而易见的，如何把一条近2000吨的潜艇从5000多米深的海底捞起，还得偷偷进行，这些在当时属于顶级的技术难题。
巧的是，沉船所在海域，正好是太平洋金属矿产锰结核区，美国中央情报局请亿万富翁休斯出面，以他的公司采集锰结核的名义来打捞潜艇，他们研发了勘探开采船，发明了将核潜艇抓起、提升的整套设备。最后实地打捞的时候，设备成功抓住潜艇，但是上提到三分之一高度的时候，潜艇发生破裂，只捞上了潜艇的前部，大部分又重新沉回海底。有意思的是，这项秘密计划伪装得非常成功，在太平洋海底的开采作业，鼓舞了各国深海开矿的技术热情，之后有不少国家投入到真正的深海矿产的科研探索之中。这个事件的结局如何呢？打捞失败后，美国政府准备再次尝试，结果这项秘密计划被媒体爆料，轰动了全美，引来美国民众的问责，计划才最终告吹。
讲到这里，你可能会觉得，面对海洋资源和权益，难道人类之间只有不断地争斗吗？当然不是。深海探索是属于全人类的宏大课题，没有哪个国家仅凭一己之力就能完成。这篇解读的最后，我想带你看看一项国际合作计划，它被称为“深海研究的奥林匹克”，总共吸引了全世界5000多位科学家参与，这就是大洋钻探计划。大洋钻探，就是科学家在各大洋的海底下钻井，想要了解地球内部的情况。这项计划开始于1968年，历经50年不衰，至今仍在开展，而且，科学家们还在研讨和部署2050年前的科学计划。
相比于“上天”，“入地”要困难得多，主要原因就是地壳太厚了，以目前的技术手段，人类还没法钻穿地壳，深入到科学家最想了解的地幔部分。所以，你应该也能想到，技术难度越大的地方，也是新技术突破最容易涌现的地方。大洋钻探就是将世界各国科技的精华都集中到一条钻探船上，幸运的是，过去50年来，这项计划不断带来亮眼的成果。比如，你可能知道，小行星撞击地球是恐龙灭绝的直接原因，而证据的来源正是大洋钻探。所以你看，大洋钻探计划可以称得上是国际科学史上的奇迹，能将世界各国顶级科学家凝聚在一起，这就是深海探索的魅力，也是海洋的魅力。
结语
讲到这里，这本书的精华内容就差不多为你介绍完了。我们一起回顾了关于海洋的两个基本知识，你已经知道了世界上多出来一个非常重要的南大洋，它深刻影响着地球的气候环境。同时，你也明白了海洋的深度与海底地形有关，我们人类对海底地形的掌握非常有限，急需相关技术的突破。进一步，我们顺着深海探索的脚步潜入海底，发现我们对世界和生命的认识，正在不断被颠覆和重塑。最后，我还为你介绍了人类与海洋的关系。面对浩瀚的海洋，人类既有明争暗斗，同时也有国际间的深度合作。
人类对深海的了解实在太少，远没有学会如何和海洋相处。按照作者的说法，地球表面只有陆地与海洋两个部分，人类对陆地的认识已经获得了大学文凭，开始读研；而对海洋的认识至多有个小学毕业的水平，还没有考入初中。人类需要学好海洋和陆地两种学问，才能和地球相处好，把自然界的资源和禀赋用好。
