聽(tīng)古代微生物講述海洋的故事

石敏

地球最早的“居民”

人們常說(shuō)，海洋是孕育地球生命的搖籃。的確，海洋微生物是地球上最早出現(xiàn)的生命形式。早在37億年前的地層中，就出現(xiàn)了一些保存得十分精美的管狀細(xì)菌。發(fā)現(xiàn)它們的科學(xué)家們認(rèn)為，這可能是一些通過(guò)將二價(jià)鐵離子氧化成三價(jià)鐵來(lái)獲得能量的鐵細(xì)菌。

首位氧氣“生產(chǎn)者”——藍(lán)細(xì)菌

在地球生命起源后的20億年里，海洋微生物都是地球生物圈的主要居民，其中最為著名的一類當(dāng)屬藍(lán)細(xì)菌。

藍(lán)細(xì)菌又被稱為藍(lán)藻或藍(lán)綠藻，它們是一類能夠進(jìn)行產(chǎn)氧光合作用的原核生物。無(wú)論是在地質(zhì)歷史時(shí)期還是在現(xiàn)代的海洋中，藍(lán)細(xì)菌都有著廣泛的分布。藍(lán)細(xì)菌起源于至少25億年前，在元古宙（距今25億到5.4億年）長(zhǎng)達(dá)10多億年的藍(lán)細(xì)菌“黃金時(shí)代”里，它們一直都是地球生物圈的主導(dǎo)類群，也是當(dāng)時(shí)最主要的初級(jí)生產(chǎn)者。

在元古宙之初，地球上幾乎沒(méi)有自由氧氣，海水中也極度缺氧，完全不適合現(xiàn)代地球上這些后生生物類群生存。藍(lán)細(xì)菌作為那個(gè)時(shí)代唯一的產(chǎn)氧光合生物，通過(guò)在海洋中建造巨量的疊層石礁，將大量二氧化碳固結(jié)到了巖石中，同時(shí)又釋放出大量的氧氣。一開(kāi)始，生產(chǎn)出來(lái)的氧氣一排放出來(lái)，就會(huì)馬上與海水中的還原性物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)被消耗掉。但是隨著時(shí)間的推移，海洋中的還原性物質(zhì)逐漸被氧化得所剩無(wú)幾，被改造成了一個(gè)“氧化態(tài)”的海洋，甚至在大氣圈中也累積了高達(dá)21%含量的自由氧，為現(xiàn)代生物圈的建立鋪平了道路。

如今的地球已經(jīng)被多樣的陸生植被裹上了綠裝，就連海洋中也出現(xiàn)了大片的海草床，但是即便如此，海洋微生物仍然是地球生物圈的“供氧大戶”，生物圈每年生產(chǎn)的氧氣里，有將近一半是由海洋中的藍(lán)細(xì)菌貢獻(xiàn)的。

守護(hù)海洋生態(tài)系統(tǒng)的“鑰匙”

了解海洋微生物的歷史讓我們更明白它們對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行的重要性。海洋微生物的種類非常多，生活習(xí)性各異，而且增殖快、適應(yīng)力強(qiáng)。因此，從地球的兩極到赤道，從溫暖的海水表層到馬里亞納海溝深處，都充滿了它們的身影。海洋微生物的新陳代謝活動(dòng)所產(chǎn)生的影響非常大，它們?yōu)楹Ｑ髣?dòng)植物的生存提供了良好的環(huán)境和資源保障，對(duì)于調(diào)節(jié)和維持地球生態(tài)系統(tǒng)的平衡起著非常重要的作用。所以，海洋微生物被稱作守護(hù)海洋生態(tài)系統(tǒng)的“鑰匙”。

說(shuō)到這里，你也許會(huì)產(chǎn)生一個(gè)困惑：既然海洋微生物是保障海洋生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行的大功臣，為什么海洋中還會(huì)爆發(fā)赤潮這樣的災(zāi)害事件呢？其實(shí)，赤潮是一種非常常見(jiàn)的自然現(xiàn)象，也是一個(gè)動(dòng)態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行自我調(diào)節(jié)過(guò)程中的正常現(xiàn)象。在赤潮中，部分微生物類群在海洋中快速增殖，會(huì)破壞海洋原有的生態(tài)結(jié)構(gòu)，引起海洋動(dòng)物們大規(guī)模窒息或中毒死亡。但事實(shí)上，在經(jīng)常暴發(fā)赤潮的海域中，生態(tài)系統(tǒng)仍然在有效運(yùn)行。

然而，由于近年來(lái)受到人類活動(dòng)的影響，赤潮現(xiàn)象有加劇的趨勢(shì)：人類將大量的生產(chǎn)生活廢水排入海洋，直接導(dǎo)致海水富營(yíng)養(yǎng)化，微生物爆發(fā)增殖產(chǎn)生赤潮，這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了生態(tài)系統(tǒng)在短期內(nèi)進(jìn)行自我調(diào)節(jié)的能力范圍，赤潮也就會(huì)嚴(yán)重威脅到生態(tài)系統(tǒng)以及其他生物的生存。

保護(hù)海洋環(huán)境不只是要保護(hù)某一個(gè)物種，更是要保護(hù)以微生物群落為基礎(chǔ)的生態(tài)系統(tǒng)的平衡。這樣做的重要意義之一是為我們?nèi)祟愖陨砭S持一個(gè)穩(wěn)定的生產(chǎn)與生活環(huán)境，讓人類能與自然互利互惠，和諧共處。