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在阳光无法触及的南海深处，隐藏着一片神秘的化学绿洲——冷泉生态系统。这里没有光合作用，却孕育着独特的生命体系。
最近，科研人员发现一个有趣现象：两种会发光的深海鱼类——尾明角灯鱼和长鳍虹灯鱼，在冷泉区及其毗邻海域展现出截然不同的“饮食习惯”。这背后隐藏着怎样的生存策略？下面我们来一探究竟。
1 冷泉生态系统：深海中的"化学绿洲"
深海并非一片黑暗的“生命荒漠”。在海底的某些角落，藏着神奇的“海底绿洲”——冷泉生态系统。
冷泉 (Cold Seep) 是指从海底沉积界面以下渗漏出富含甲烷 (CH₄) 和硫化氢 (H₂S) 等气体及低温盐水的流体活动现象。作为一种独特的深海生态系统，冷泉的形成与海底地质构造活动密切相关——当地壳出现裂隙时，深部流体便通过这些通道持续向海底释放。这种持续的气体排放过程像"海底自动贩卖机"，其源源不断地为周边生物群落提供能量和物质基础。
冷泉其实不“冷”，大多数冷泉流体的温度接近或略高于邻近的海水。之所以称为冷泉，是相对于海底另一流体活动“热液”而言，因为热液的温度高，有时甚至比海水温度高二三百度。
与普通生态系统不同，冷泉生物不依赖阳光，而是通过化能合成获取能量。海底微生物像一群勤劳的厨师，把甲烷等气体转化成能量，这个过程叫做“化能合成”（与光合作用依赖太阳能不同，化能合成完全依靠化学能量）。其他生物则通过摄食这些微生物或者与它们合作生存，完全不需要阳光参与！
▲ 深海冷泉（图片来源于网络）
2 冷泉毗邻区：独特的生态环境
冷泉毗邻区是指冷泉周围的海域，这些区域受到冷泉活动的间接影响，形成了独特的生态环境。与冷泉区相比，冷泉毗邻区的环境特征更加复杂，生物多样性也更为丰富。
环境特征：冷泉毗邻区的海水受到冷泉流体的渗透，含有一定量的甲烷和硫化氢，但浓度相对较低。这些化学物质为微生物提供了丰富的能量来源，进而影响了整个食物链。
生物多样性：冷泉毗邻区的生物多样性比普通深海区域高30%，这使得资源竞争更加激烈。为了在这样的环境中生存，鱼类演化出了独特的适应策略。
基于此，该研究针对冷泉内部 (冷泉区，110°20'E—110°38'E、16°47'N—16°40'N) 和毗邻区 (对照区，112°14'E—112°29'E、18°16'N—18°24'N) 2 个区域进行采样，采用稳定同位素技术，探究了冷泉生态系统对中层鱼类食性和营养结构的影响。
3中层鱼类：深海中的“午夜游侠”
深海中层（200~1000米）可不是空荡荡的“无人区”！这里生活着一群“灯光艺术家”——中层鱼类！
这些鱼类大多身体透明或长满反光鳞片，练就了一身隐身技能。它们当中有70%会发光，用光沟通、捕猎、吓跑天敌，在夜晚跟着浮游生物上下迁移，单程“通勤”距离可达1公里。这片被称为暮光带的区域，常年昏暗寒冷，却演化出了地球上最奇特的生存绝技。而尾明角灯鱼(Ceratoscopelus warmingii) 和长鳍虹灯鱼 (Bolinichthys longipes) 正是其中的代表！
尾明角灯鱼的尾部有两排发光器，能发出蓝绿色光芒，像装了LED灯条的“深海跑车”，并通过闪烁频率传递信息，帮助它们在黑暗的深海中进行交流和导航。而长鳍虹灯鱼的发光器位于腹部，排列成“霓虹灯带”，它通过调节发光亮度和频率，来吸引猎物或迷惑捕食者。
▲ 尾明角灯鱼和长鳍虹灯鱼（图片编自网络）
4 生态位分化——物种的生存之道
在这片特殊的环境中，尾明角灯鱼和长鳍虹灯鱼演化出了截然不同的生存策略。通过稳定同位素分析，研究人员发现这两种鱼类的营养生态位存在显著差异。
生态位，通俗地讲就是物种的“生存职业”，它包括吃什么、被谁吃、住哪儿、怎么活等。比如我们常说的“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米”，大鱼、小鱼、虾米都有独特的位置和角色，各司其职，可避免直接竞争，维持系统平衡。如果两种鱼吃同样的食物，它们的生态位会重叠，导致竞争。
在学术上，生态位是指一个物种在生态系统中的角色和地位，包括其食物来源、栖息地选择、与其他生物的相互作用等多个方面。生态位的概念可以帮助我们理解物种在生态系统中的功能和相互关系。例如，不同物种可能通过选择不同的食物来源或栖息地来减少竞争，从而共存于同一生态系统中。
研究发现，尾明角灯鱼和长鳍虹灯鱼的营养级均高于3，属于典型的肉食性鱼类。尽管二者的食性种类一致，但其食性组成差异显著。尾明角灯鱼在冷泉区浮游动物的摄食比例达到57.10%，其次是虾类 (28.50%)、头足类 (7.80%)和鱼类 (6.60%)；而长鳍虹灯鱼则是浮游动物 (43.3%)、虾类 (39.2%)、头足类 (9.40%)和鱼类 (8.10%)。
那么，这种生态位分化对它们的生存有什么重要意义呢？
▲ 尾明角灯鱼和长鳍虹灯鱼的营养级特征
▲ 尾明角灯鱼和长鳍虹灯鱼在冷泉区和对照区的食物贡献比例密度图
５ 环境塑造生命：冷泉的特殊影响
通过比较尾明角灯鱼和长鳍虹灯鱼的碳稳定同位素 (δ¹³C)、氮稳定同位素(δ¹⁵N)、营养生态位指标和基础碳源特征等，研究发现这2种鱼类的营养生态位结构相似，但长鳍虹灯鱼的食源多样性较高，摄食的饵料生物营养级较高，在食物资源与空间资源竞争方面更具优势。2 种鱼类均主要摄食浮游动物，明显的昼夜垂直迁移活动导致其饵料摄食行为也随之发生改变，从而引起营养特征差异。
▲ 尾明角灯鱼和长鳍虹灯鱼稳定同位素特征图
▲ 冷泉区和对照区的尾明角灯鱼和长鳍虹灯鱼营养生态位重叠图
与毗邻海域相比，冷泉区生态系统营养物质丰富，中层鱼类的基础碳源条件优于对照区，其较高的生物多样性使其生境复杂、物质来源独特，消费者对沉积类群和悬浮类群的摄食范围较广，食物网底部不断变化的猎物会导致多样摄食的物种营养水平同步发生改变。因此，尾明角灯鱼和长鳍虹灯鱼均在对照区表现出了营养生态位宽幅更广，而冷泉区则较窄，这是生物和非生物因素共同作用的结果，如食物资源可用性、环境适应性、捕食竞争关系等。
根据“最佳觅食理论”，冷泉生态系统拥有丰富的生物多样性和各种化能生物资源，这使物种对饵料生物具有选择性。这也是中层鱼类垂直迁移活动的主要目的之一，为维持捕食风险和食物需求的平衡，仅靠深海捕食获取的能量不足以支持其日生长所需，因此以日为周期完成从近表层至深海的迁移。
6 未来展望
这项研究通过稳定同位素分析，首次系统揭示了冷泉生态系统对中层鱼类营养结构的影响机制，为深海生态系统保护提供了理论基础，有助于合理开发和利用海洋资源。未来需要深入探索冷泉生态系统中生物的适应机制和生态位分化，揭示更多深海生态系统的奥秘。
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石娟, 刘永, 李纯厚, 宋晓宇, 赵金发, 王腾*, 孔啸兰, 黄应邦.南海冷泉毗邻海域尾明角灯鱼和长鳍虹灯鱼的营养生态位研究[J]. 南方水产科学, 2024, 20(6): 74-83.
撰文｜石 娟
编辑｜艾 红
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