深潛南極海底見識多彩生命

南極海面漂浮的巨大冰山。淹沒于水下部分的冰體體積則比水上部分更大，誘人的藍色水面之下隱藏著無窮的奧秘。

46億年前，地球誕生，后來海洋逐漸形成，生命的搖籃由此開始孕育萬物。從高寒的極地到熾熱的赤道，海洋世界生機勃勃，千姿百態。極地海洋與其他地區的海洋相比，由于環境惡劣，因此人類迄今對極地海洋仍然知之甚少。在普通人的想象中，可能以為只有溫暖的海洋中才能孕育出千姿百態、萬紫千紅的生命世界，而在兩極冰雪之下的海洋深處，恐怕不會有什么生命之物存在。然而，還是那句老話——“眼見為實”。

常言道，“不入虎穴，焉得虎子”。近20年來，隨著極地考察范圍的不斷擴大，以及人們對未知世界的探索和對極地海洋資源的重視，各國科學家加緊進行了各種類型的極地海洋科學探索和調查。人們只有身臨其境之后，才能獲得前所未有的科學新知，包括許多新物種的陸續發現，以及對傳統認知的不斷修正。有關南極海洋保護的理念，也在這個過程中得到提高與完善。

我作為一名中國科學家，有幸深潛南極海底，見識了南極海底生物的多姿多彩。

南極海洋里奇妙的“冰下草原”

南極，全球最寒冷、暴風雪最頻繁的地區。南極海域，通常一年中有8～10個月的時間都被茫茫浮冰和積雪所覆蓋。

南極，因其遙遠和難以到達，使得到過那里和見過南極真面貌的人迄今仍屬少數，而潛入南極海底、身臨其境地見識過南極海洋從海冰到海底千變萬化充滿奇幻景象的人就更是鳳毛麟角。

我曾去過南極十多次。每當我們的船駛入南極圈之后，我們很快就會感覺到室外氣溫的急劇下降。寒風刺骨，一陣烈過一陣。海面浮冰成片，一眼望不到頭……

可就在這海天相連、冰雪茫茫的海面上，仍然有生命在展示著它們的頑強：浮冰上，海豹在酣睡，對擦身而過的鋼鐵巨輪睜只眼閉只眼，不屑一顧，似乎繼續享用著夢中的美餐;在冰間水域，企鵝成群，一會兒躍出水面嬉戲，一會兒又以流線型體形優勢穿梭水中，欲與巨輪賽跑;船艉，成群的海鳥正蜂擁船后而尾隨，激烈爭搶被螺旋槳攪翻至水面的無數小魚小蝦……如此熱鬧又非凡之景恰與船頭的寒風凜冽、冷冷清清形成鮮明對比，可謂同船異境的艏艉兩重天。

每遇這些情景，隨船的乘員們無不忙于搶鏡頭。或許有人會問：那些可愛的企鵝和海豹平時都吃些什么？又去哪兒覓食？而那些小魚小蝦又吃些什么？怎么過冬呢？

1983年下半年，我在澳大利亞南極局期間，曾遇到研究磷蝦的日本學者湯姆博士。他用了兩年多時間進行活體磷蝦的實驗生態觀察，他的研究結果表明：冬季的南極海洋浮游植物長期處于低生產率狀況，因而磷蝦極少覓食，由此造成冬季磷蝦成體體重的急劇下降和體形收縮。據此，湯姆博士提出了冬季南極磷蝦的“禁食”與“瘦身”之說。

臥冰休閑，漫不經心，貌似與世無爭的南極威德爾海豹。

南極海洋淺水層中隨波逐流的磷蝦群。

海冰冰底有色層冰內微小型動物生態示意圖。圖上方圓形所示為顯微鏡下的大量微型藻類（主要為硅藻）。a. 在冰體縫隙中覓食活動的微小生物（端足類）b. 櫛水母c. 纖毛蟲d. 帶卵的橈足類e. 裸鰓海牛

南極海冰冰底有色層——“冰下草原”。

不過，歐美學者對此說法并不認同。例如，我的老朋友德國極地海洋研究所（AWI）的海冰生態學家G.迪克曼博士，曾于20世紀八九十年代多次進行冰海潛水考察，經南極冰海多年實地觀測研究證實：冬季大量的磷蝦活躍于南極海冰底部的有色層，在冰縫或冰洞中它們既能覓食冰藻細胞或微小動物，同時又能成功隱蔽以躲避敵害。

這是因為，在海面結冰之時，冰體的水下部分會逐漸增厚，而冰體的最下面部分直接浸透在海水中，造成冰體質地相對疏松，容易產生密集的縫隙與小冰洞。這就便于大量海藻細胞的依附和生長，使冰體底部變成綠色或棕色的有色層，實際上就構建起了一層厚厚的“冰下草原”。顯然，這個“冰下草原”（或稱“冰下牧場”），成為包括南極磷蝦在內的各種小型動物賴以生存與躲避敵害的寶地，它們在這里安居樂業，并借以越冬和繁育后代。而后，磷蝦又引來以磷蝦為食的更多魚類和其他動物。在海冰下面的不同水層中，生活著南極鱈魚、銀魚和犬牙魚等各種魚類和烏賊等頭足類動物，還有兇猛的海豹和體形巨大的鯨類動物。由此可見，以海冰微型生物為主體而構建起了一個南極海冰微型生態系統，這個微型生態系統是冬季南極海洋大生態系統的重要組成部分。

海冰的“冰下草原”猶如天然“牧場”，對維持冬季南極海洋生物食物鏈意義重大。在克服冰雪嚴寒，熬過季節難關之后，“冰下草原”為來年保留了春季生命旺發所必需的基礎生物生產力及其相應的物種與能量。

而在水體之下的南極海底，基于不同地質結構與底質類型，同樣也有一個由不同物種和群落構成的生命世界。總之，如此冰海雪天的大寒境遇貌似荒蕪蕭條，但在這白色輕紗之下、那夢幻藍色之中，實際上萬物悠悠，生機盎然……大自然神奇的妙手造就了多彩多姿、令人難以置信的海洋生態天堂！

讀者朋友至此應該已經明白，浮冰上那些胖乎乎、笨頭笨腦、伸展懶腰只顧貪睡的海豹們實際上早已吃飽喝足，無所事事了。趁著海豹們難得的消停，企鵝們終于也得以悠閑，忙于在浮冰間隙中追逐捕食和戲耍，不亦樂乎！

南極海底生物各顯神通

21世紀之前，為了了解南極海底，基本都是由潛水員潛入南極冰海作業。雖然冰海潛水的觀察范圍僅限于冰層之下30米，但身下那百米甚至千米之深的幽幽黑洞，不就像那張著大口隨時會吞噬一切的“恐怖幽靈”嗎？對任何潛水者而言，不管你的心理素質如何好，真實面對的絕對都是危機四伏，隨時可能突遇不測。事實上，不僅環南極大陸海有著強勁的繞極流（南極繞極流：在南半球連貫太平洋、印度洋和大西洋南部的廣闊海域并圍繞南極大陸進行的由西向東做環流運動的強勁海流），而且我們缺乏對局域海區湍流詳情的了解，也缺失相關資料。尤其是在1～2米厚大面積海冰的阻隔下，冰面上的接應人員很難獲取冰下潛水者發出的準確定位信息，更難以掌握水流的動態與局勢，無法采取及時有效的救援措施。

進入21世紀，情況大為改觀，“冰下機器人”的出現讓科學家看到更多的海底景觀。例如，迪克曼海冰生態研究團隊就采用“冰下機器人”新技術進行潛水觀察和視頻錄像，取得了滿意的觀察效果。同時，因為冰下機器人替代潛水人員下海，也就大大降低了冰海水下人員安全事故發生的概率。

那么，南極海底的生態情況到底怎樣？

海洋底層的生物分布通常與海底淺表層的底質狀況關系很大。海底的底質結構主要有“砂石混合底質”“巖石硬底質”和“軟泥底質”這三大環境類型。其中，軟泥底質或泥沙底質比較容易接收從海洋中沉降到海底的有機碎片和顆粒物，并形成富含營養物質的軟底淤泥層。這個軟底淤泥層可為各類生物（如海藻、低等單細胞動植物和大型生物等各種底棲生物）提供生命活動所需的食物資源和營養物質。因而，在軟泥層底質結構的海底相對容易形成種類較多、密度較大的生物物種分布景觀。與巖石和砂石底質海底混合層相比，在軟泥層底質結構的海底形成的生物群落組成結構相對更為復雜多樣。

羅斯海陸架海底砂質底層生態景觀：棘皮動物+ 雙殼類動物群落為主體生態結構。

典型的硬質海底生物分布的種類和數量顯然相對稀少。圖為一塊海底墜石上，長有兩株原始珊瑚群體（海仙人掌之一種），以及一些小型海葵和零星低等海綿動物。（ c /Greenpeace）

南極半島附近海底軟泥底質呈現豐富多彩的動物世界。1. 海綿2. 球海綿3. 棒海綿4. 海筆（海鰓類）5. 柳珊瑚6. 50 腕環海星7. 蛇尾8. 海參9. 玻璃海鞘10. 柳珊瑚群體

前面三張圖片，清晰展示了上述三類不同底質結構對海底生物分布的顯著影響。

基于上圖（軟泥底質）中的景象，可以描繪出類似“大魚吃小魚，小魚吃蝦米”的南極海洋底棲生態系統和局域生物群落之間的食物鏈關系：蠕蟲類中的線蟲、環節動物中的多毛類（沙蠶）、棘皮動物中的海參和海膽、軟體動物貝類，以及一些節肢動物等足類和甲殼類動物如蝦、蟹等，以營養豐富的軟泥底質環境作為自己的“安樂窩”;這些小型動物進而吸引來其他以它們為食的肉食性動物，如大型貝類、棘皮動物（海星、蛇尾和海百合）等和多種以小型動物為食的底棲魚類等。而生活在這個食物鏈中的南極海洋底棲動物，在漫長的歷史長河中進化出了許多另辟蹊徑的獨門絕技。下面略舉幾例。

力量型選手：腕力驚人的海星

海星是典型的“弱肉強食”類捕食者，它可以用腕足上強有力的吸盤強行將貝類的外殼慢慢拉開，然后享用殼內的美味肉質。其中，身體伸展后的直徑可達50～60厘米的50腕環海星（見上圖中的6），被公認是南極貝類動物和底棲魚類的“最大殺手”。

智慧型選手：用黏液征服獵物的櫛水母

南極櫛水母的捕食殺手锏是它那能從反口端兩側伸出的兩條長長的觸手，觸手側肢上的表面充滿黏液，周圍海水中游動的橈足類等小動物一不小心觸碰到櫛水母的觸手就無法逃脫，成為櫛水母的“盤中餐”。

南極海洋自由狀櫛水母，體下拖著兩條帶有黏液的觸手。左上為多個櫛水母爭奪吞噬粘結成團的水蚤。

智慧型選手：用毒液“守株待兔”的水螅

除了依靠力量和智慧主動出擊的捕食者，也有一些動物選擇“守株待兔”，比如水螅。水螅舞動的觸手就像在海中撒下的漁網。無論是魚子魚卵還是水蚤等，一旦觸碰到這些觸手就會被粘住，然后被水螅觸手刺細胞釋放的“注射毒劑”麻痹，而后水螅便慢慢吞噬下整個獵物。

智慧型選手：自帶超凡抗凍能力的冰魚

在南極羅斯海冰冷的海底，生活著T.伯納奇冰魚，因其血液糖蛋白分子中的糖肽結構能阻止血液冰晶的生長，以保持體內血液循環， 從而避免機體被凍結。冰魚機體所具有的這種抗凍特性，能確保冰魚在冰凍環境中得以生存和保持一定的活力，并能穿梭于冰凌縫隙，捕捉它們愛吃的腔腸動物和小型軟體動物等。

底層南極冰魚正在吞食鰓曳蟲。（《南極科學委員會第三屆生物學研討會論文集》）

人類社會的快速發展與進步，極大地推進了海洋科學考察在技術水平和各種條件設施等方面的提升，也滿足了專業機構對極地海洋調查實況信息與研究資料的需求，從而有助于正確評估極地海洋自然環境和資源情況，更好地服務于當今國際社會對海洋生態環境與資源保護的共同管理和規制制訂（南極條約體系與南極科學委員會）。

鑒于極地海洋冰下情況復雜，尤其是深海環境的高風險，因而只有南極沿岸淺海區（水深小于30米）小范圍水下考察項目仍然沿用人員直接潛水觀察采樣，而對于大范圍區域性系統規模的海洋考察，國際上普遍采用考察船投放深海潛水器具作業（例如美國“Alvin”號深潛器），甚至采用智能水下機器人。我國在海洋考察的探測取樣作業中，已經廣泛使用多種型號的國產先進深潛器，如“蛟龍號”等。

2006 年8～10 月（南極晚冬），在威德爾海西北海域使用“機器人”觀察冰底有色層。圖左上圓圈內為冰下機器人運作視頻操控者迪克曼教授及作者。

獨特而脆弱的南極海底生態

人們現在逐漸明白，南極海冰所覆蓋的是一個豐富多彩的海洋世界，那里的海洋生物資源對于人類生存具有多方面的重要價值：首先，南極生物資源包括許多自然界非常獨特的物種，它們是地球基因庫重要的組成部分;其次，南極生物對高寒環境的適應生理生化特性與抗凍機制，對生命機理和遺傳基因研究具有無可替代的科學價值;另外，從許多類似南極海綿等的南極生物身上，能提取用于醫治人類癌癥等疾病的天然藥物等。也正因為如此，人類對極地海洋的考察和商業開發活動與日俱增。各種南極海洋活動打破了南極的寧靜。例如，日本的捕鯨作業船隊從來沒有離開過南大洋海域。

人類活動對南極的負面影響并不局限于此，源自地球其他地區的人造污染物（如固體廢棄物）等，也在南極海域海底被檢測到，這些污染物對極地生物與環境安全造成威脅;而全球性氣候變化對南極海洋環境的影響則更為深遠和嚴重。例如，海洋水溫的升高將可能造成海洋動物對環境溫度的不適應，動物因此會發生生理生化改變，甚至可能導致生命過程的改變。事實上，全球氣溫升高已經導致南極冰蓋表面疏松和變脆，尤其是冰蓋邊緣部分冰體崩塌頻率升高。海上冰山崩裂產生的巨大冰體墜落并撞擊海底，對海底生態環境造成了直接的破壞。而對冰山的坐底刮擦，會嚴重破壞軟泥層生態結構，甚至刮除覆蓋于基巖上已經形成的生態結構層，毀損海底局部生境，導致生物群落被剝離。要讓遭受損害的海底生態結構層重建或恢復，各類生物群的逐漸依次“回遷”，實現環境與生態系統的最終修復，其過程需要花費數年、數十年甚至上百年的漫長歲月。

還須提及的是，人類在以往的海洋調查，尤其是海底采樣作業中，頻繁使用各類底棲拖網，這無疑會造成海洋底層大范圍的生態毀損。同時，已經收入拖網之中的大量生物樣品，在拖行和起吊過程中因滾動和相互擠壓而嚴重破損，其中多數樣品甚至因此而變成毫無研究價值的廢物。因此，在今后的作業中，建議不要采用類似的底拖采樣器具，應盡可能以深潛器或機器人取而代之。

南極柳珊瑚骨架。南極半島格拉奇海峽萊康特島，水深500多米深處。圖中的珊瑚蟲已經完全寄生在原始珊瑚（ 或角質珊瑚）架上。（GP0STRIRT）

南極扇形柳珊瑚，此為脆弱海洋生態系統的指標種。南極半島格拉奇海峽的勒庫安特島附近，水深約560 米。與之共生的生物有蛇尾和等足類動物。（GP0STRIRT）

南極粗疣棘柳珊瑚。南極半島格拉奇海峽萊康特島，水深約500米。（GP0STRIRV）

俗稱智利籃海星，棘皮動物筐蛇尾之一種。南極半島格拉奇海峽萊康特島外570 米深處，被南極海洋生物資源養護管理委員會（CCAMLR）列為界定脆弱海洋生態系統的指標種。（GP0STRIRW）

南極鱗沙蠶（ 多毛綱）。南極半島萊康特島， 水深約560 米。（GP0STRIRO）

南極羽狀毛頭星，棘皮動物海百合之一種。南極半島格拉奇海峽，水深約420米。

如何守護南極海洋

我們曾經以為南極海洋是貧瘠的，但隨著對南極海洋的了解越來越多，我們已經認識到南極海洋實際上孕育著豐富而獨特的生命體系。但目前我們對南極海底的了解還非常有限。從長遠來看，通過建立一個有效的全球海洋保護體系，保護已知的具有特殊生態意義的海域，減輕人類活動（如過度捕撈、海底采礦等）對南極的破壞，無疑是至關重要的。

1961年6月23日正式生效的《南極條約》確認，南極地區包括陸地與海洋，為全人類的共有產。因此，南極需要全人類的關愛與珍惜。人類南極探險已有200多年的歷史，但人類對南極地區尤其是對南極海洋環境與資源的了解還知之甚少，未來對南極可能有更多的考察研究。基于此，國際社會對保護極地海洋和南極海底生物資源的呼聲日趨強烈。而海洋保護區的設立，是目前公認最有效的保護手段之一。

目前，南極作為全球海洋保護的前沿，其保護工作主要通過南極海洋生物資源養護委員會（CCAMLR）各成員提出和共同探討的南極海洋生物資源保護規劃以及遵循相應的具體措施來實施，其中CCAMLR的一項主要工作就是設立南極海洋保護區。

德國2006南極威德爾海考察拉森冰架B段東北航次，“極星號”船后甲板底拖網采樣現場。可見大量珊瑚、海綿及海鞘等生物樣品被揉成一團，幾盡毀損。

不過，在國際活動中，各參與國難免因利益訴求的不同而產生意見分歧。在建立海洋保護區等重大問題的討論中，往往要花大量時間進行反復交流與磋商，以符合CCAMLR“一致同意”的協商原則。所以，CCAMLR在保護區議題上的每一個成果都來之不易和十分珍貴。以目前世界上最大的自然保護區——羅斯海保護區為例，在經過了長達5年的談判后其保護協議才最終達成。

2019年11月1日，CCAMLR第38屆年會在澳大利亞霍巴特落下帷幕。與往年一樣，作為大會焦點議題之一的南極海洋保護區議題未能取得任何實質性進展，近期提交的三個海洋保護區提案也均未通過。盡管如此，南極海域依然是迄今為止全球海洋生態保護的前沿，不僅因為那里人跡罕至而有保存完好的自然生態景觀和獨特瑰麗的海洋世界，而且還因為已有的“羅斯海保護區”是現今全球唯一的海洋保護區。

只有重視全球海洋生態環境保護，才能給全人類帶來持續向善向好的發展。中國于2007年正式成為CCAMLR的成員，這些年來已經成為參與和決定國際談判進程的重要力量。期待今后在全球建立海洋保護區方面，中國將繼續貢獻大國的力量。

作者簡介：

王自磐，自然資源部第二海洋研究所研究員：資深極地專家，中國科技大學、武漢大學、德國耶拿大學兼職教授，博士生導師，德國阿爾弗雷德·魏格納極地與海洋研究所（AWI）客座研究員。從事極地環境與生態保護研究40年，曾17次赴南極和北極參加考察探險活動，曾兩次參與南極建站、南極越冬活動等，曾多次應邀隨德國“極星號”等國外科考船赴極地考察。在《中國科學》《海洋學報》《極地研究》和《極地生物學》等國內外學術刊物發表學術論文百余篇。