深海生物学: 深海底生物的自然史，一本经典的深海生物学专著
由苏格兰海洋生物学会盖奇教授和英国南安普敦大学泰勒教授两位国际著名海洋生物学家共同编著的《深海生物学: 深海底生物的自然史》是一本经典的深海生物学专著。本书不仅阐述了深海生物的摄食、代谢、繁殖、发育等特征，而且对深海生物研究的历史、方法及时空分布生态学，以及人类对深海生态系统的潜在影响都有阐述。本书还配有大量经典的海底生物照片，图文并茂，可读性更强，更易引起读者的兴趣。在本书之后，极少再有“深海生物学”同类的专著出版。
随着我国的深海生物学研究步入大发展时期，本书不仅对我国从事深海大洋研究工作的人员有借鉴意义，而且对想了解深海生物的非专业人士来说也值得一读。
译者：王春生 钟小先 周怀阳
2023 年1 月于杭州
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地球表面的2/3 为海洋所覆盖，其中90%位于大陆浅海边缘之外，大多数水深在2 km或2 km 以上。因此，我们有理由认为在全部固体地表中，深海海底是最为典型的环境，而栖居在深海海底的生物是典型的生命形态。迄今为止，由于这个生物栖息地离我们很遥远，观察和采集生物样本很困难，仅极少数科学家对其中的生物有所了解，姑且不说浸制标本，活体样本都少之又少。尽管如此，自从早期大洋考察以来，人类仍对深海中存在生命的可能以及最“恶劣”环境中存在的生命形态本质充满好奇。
《深海生物学: 深海底生物的自然史》[(英)约翰·D. 盖奇(John D. Gage), (英)保罗·A. 泰勒(Paul A. Tyler)著; 王春生, 钟小先, 周怀阳译. 北京: 科学出版社, 2024.6]旨在对深海环境生物学的已有知识作介绍。深海环境包括几乎全被沉积物覆盖的深海海底及其上的覆水层，即海底边界层（BBL）。已发现的深海动物或深藏在沉积物中，或在沉积物表面活动，并偶尔被深海海流挟带。现在我们知道，这些动物可以在极深海沟的最深处生存下来，甚至有时达到惊人的数量，显然它们并未受到1000 atm（1 atm=1.013 25×105 Pa）以上大气压的巨大压力影响，也没有受到完全无太阳光照射且温度仅在冰点以上1～2℃低温的影响。这些生命如何在看似最为不利的环境中幸存下来？它们是什么样的生命形态？深海是某些在其他地方已经绝迹很久的古老生命残存物种的保护区吗？从开阔大洋清澈水域表层浮游生物的稀少程度来判断，深海的食物输入是很少的，那么生物种群是如何在这样的环境中生存下来的？
▲ 大型世界性海蛇尾莱曼瓷蛇尾（Ophiomusium lymani），“深睡”号在豪猪海湾（东北大西洋）2 km深处拍摄。这个海蛇尾样本的体盘直径达27 mm，在海底移动时长腕在沉积物表面留下了浅浅的沟痕[由英国海洋科学研究所A. L. 赖斯（A. L. Rice）博士提供]
▲ 热泉海葵：a. 迄今为止因尚未收集到而未被描述过的一种大型海葵，它的触手长度约为1 m，迎向洋流；b. 另一种大海葵Actinostola callosi，以及几个蘑菇状的寻常海绵Caulophacus cyanae 和Munidopsis subsquamosa 附着在熔岩柱顶部（插图承蒙法国海洋开发研究院维奥莱纳·马丁提供）
现在人们已经认识到，这些深海生命形式以及它们在浩瀚深海中的全部活动的重要意义不仅限于学术研究。人类数量的不断增长和工业化的持续发展已导致排放到环境中的废弃物不断增加，其结果就是人类在全球范围影响着他们自身的生活环境。我们所熟知的维持地球上生命生存的海洋/大气系统的不稳定平衡最终会被这些变化所打破。人们已经认识到，我们必须对大尺度的生物地球化学过程如何控制海洋和大气的化学平衡有新的深刻了解，认识海洋生物过程的重要性以及海底作为CO₂ 和其他高毒性元素的巨大储存库的重要意义。在广阔的海洋表层发生的光合作用固定了大量来自大气的碳。这些碳以有机生物量或无机物骨架结构的形式最终沉降到海底，在海底，它们或者形成深海沉积物被固定下来，或者循环返回水体中。这种海洋“深阱”效应可能随空间和时间而变化。只有深入了解这些生物地球化学循环及其与全球大气过程的相互作用，人们才可以预测综合性人类活动对地球的影响，如大气CO₂ 含量增加。
▲ 根据德梅拉拉深海平原的两个位点（4.4 km 和4.8 km 深处）和比斯开湾一个位点（4.1 km 深处）的沉积物捕获器和芯样样品，推断出的有机碳输入和归宿的平均值示意图。图中的数值代表碳流量平均值，单位为mg/（m² ▪ d）（引自Rowe & Deming，1985）
上述问题以及与此相似的问题才刚刚开始引起人们的注意，更不必说回答了，许多重大发现毫无疑问将留待日后完成。谁曾设想过，外来动物区系“绿洲”的存在与热泉密切相关，热泉周围存在的生物量可能比水下其他任何地方都高得多。更引人注意的是，这些“并行”的生态系统所需能源并不是来自太阳，而是来自细菌引发的化学变化。
深海唤起了科学界某些思维最为活跃的学者的好奇心，这些学者在过去的20 年间促进了理论生态学新思想的建立。在深海生物学中，由于资料极其匮乏，有时某些观点可能被坚持和保留下来，却远未能得到证实。同时，许多过去的想法和假设现在已经不再适用，新的观点不断涌现出来并取而代之。然而，我们是否已经积累了有关深海动物、它们的生活方式、它们与所处环境的相互作用以及它们的生物地球化学活动的足够信息来对生态学作出粗略概括，这依然值得商榷，特别是现在我们对浩瀚海洋的研究还很少。
▲ 不同类型的表面痕迹图及其可能的成因（括号内）；a. 平滑曲折脊状，有时与排出的粪球一起出现；b. 玫瑰花形或“辐条形”，从掘穴的洞口向外呈辐射状（摄食表层沉积物的多毛类或螠虫）；c. 简单的凹槽，可能是直的也可能是弯的（海葵，软体动物?）；d. 粪圈，或粪 “疙瘩”（海参排泄物）；e. 粪圈和粪环（紫肠鳃动物）；f. 海蛇尾（上部）和海星遗留的痕迹，海蛇尾腕移动导致的痕迹；g. 双犁沟，有时有“细褶皱”（不规则海胆动物）；h. 4 排“踩出来的”痕迹，靠里一对间隔很小的印记，靠外有一排痕迹[平足目海参，如底游参属（Benthodytes）或哈德海参属（Paelopatides）的痕迹]；i. 分支的隆脊，带边分支的隆脊（未知来源）；j. 羽毛状（“鲱鱼骨”）痕迹（鱼类？）；k. “踩痕”，直线或者弯曲，旁边有穿孔（海星的踪迹？）；l. 双沟槽，凹槽隔开的两条隆脊（板足目蝶参属）；m. 间断的凹槽，一连串的小孔，有时成对或几排平行（鱼类、十足目甲壳纲动物）；n. 细小射线状玫瑰花形，或“轮辐状”，环绕洞穴（多毛类？）；o. 环绕洞穴的带分支玫瑰花形（双壳类动物、星虫类动物、多毛类？）（根据Ewing & Davis，1967；Heezen & Hollister，1971；Kitchell et al.，1978b；Mauviel & Sibuet，1985；Young et al.，1985 重新绘制和修改）
我们希望本书能够传达给读者我们自己在认识深海底栖生物过程中的兴奋之情。我们在写作时试图避免全面归纳，旨在提供像理论那样“确凿”的资料，以便让读者在相互对立的论点之间作出判断。然而，自有幸对深海进行研究以来，我们对深海及深海种群特性的认识在短时间内迅速发生着变化，这也凸显了我们现有数据的匮乏以及在研究中冲破教条思想限制的必要性。
在本书编写过程中，我们审慎地着重叙述深海底栖动物并概括关于这些动物的自然史的资料。这些资料大部分来自我们收集的拖网标本或海底照片，也有一些来自深潜器的观察。采用的方法在本书前面的章节中作综述。后面的章节涉及整个群落结构与分布，并试图了解与底栖生物活动有关的过程。后面的论题可能需要非常专业的设备，能在海床上进行自主测量，而不受制于水面船只。读者可以在相关章节中找到这些专业仪器设备。
▲ 建议在太平洋深海底采集锰结核矿使用的系统：a. 连续铲斗系统；b. 气压（ai）和液压（hp）泵提升系统或安装在采矿机（co）上的电子泵提升系统；c，d. 遥控采集车，无论是系留式（c）还是自主式（d）采集车（rv），它们都沿着海底爬行，收集并破碎结核，在图c 中，通过浮管（bp）将矿浆输送到中继站或中间舱（bu），再通过硬管（rp）输送到母船上。图d 所示的法国概念集矿系统，包括一组在海底以带状模式作业的采矿车车队，每辆车收集结核并将其存放至半潜式平台（ssp）上，然后再下沉至海底继续采集并装载另一批结核（源自Knecht，1982）
本书适合对生态学过程感兴趣的高年级本科生和研究生。对于那些想学习更多有关地球上最大的生态系统生命知识的热心的非专业人士，我们同样希望本书能令他们感兴趣。最后，本书要将深海生物学进行全面概括是不可能的。但是，我们会尽可能地引导读者纵览生物学家以及在各自领域内比我们更权威的其他专家所著述的文章。
我们希望本书不仅为所有对深海感兴趣的人提供有用的入门指南，而且激励他们查找与这一环境生物学有关的与日俱增的文献资料。
本文摘编自《深海生物学: 深海底生物的自然史》[(英)约翰·D. 盖奇(John D. Gage), (英)保罗·A. 泰勒(Paul A. Tyler)著; 王春生, 钟小先, 周怀阳译. 北京: 科学出版社, 2024.6]一书“译 者 序”“前言”，有删减修改，标题为编者所加。
DEEP-SEA BIOLOGY:
A Natural History of Organisms at the Deep-Sea Floor
审图号：GS 京（2024）0401 号
ISBN 978-7-03-078623-4
责任编辑: 马 俊 郝晨扬
本书全面介绍了栖息于深海环境中的生物的自然历史，描述了多样化的动物区系，并综述了采集与研究这些生物的方法。通过探讨生物觅食、呼吸、繁殖、生长和扩散的过程，本书阐述了这些深海生物的生态学特性及其与它们生活的极端环境之间的关系。最后，本书探讨了人类活动对这个地球上最大的生态系统的初步但可能重要的影响。
本书适合高年级本科生和研究生以及海洋学和海洋生物学领域的研究人员阅读。
（本文编辑：刘四旦）
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