“奮斗者”號在采集鯨落標本

一鯨落，萬物生。幽暗深邃的深海，常年處于高壓、低溫、無光的極端環(huán)境中，卻孕育出紛繁獨特的生命體系。其中，鯨落便是最迷人的生態(tài)系統(tǒng)之一——鯨類尸體沉入海底后形成的一片片生命綠洲，持續(xù)供養(yǎng)著種類繁多的生命。那里也成為人類探索深海生命的重要窗口。

然而，自1987年人類首次發(fā)現(xiàn)鯨落以來，只在全球4000米以內(nèi)的深海海域發(fā)現(xiàn)過70多處，且分布十分零散，至于6000米以下的深淵海域到底有沒有鯨落、存在怎樣的生態(tài)系統(tǒng)，人類此前認知幾乎處于空白狀態(tài)。

今年6月，中國科學院深?？茖W與工程研究所（以下簡稱“深海所”）聯(lián)合意大利比薩大學、新西蘭地球科學研究所的科研團隊，在《自然》上發(fā)表的一項成果填補了這一認知空白。他們在印度洋東南部的迪亞曼蒂納深淵中，發(fā)現(xiàn)了大量鯨類化石及保存完整的鯨落生態(tài)系統(tǒng)。該區(qū)域水深介于4616至7001米之間，綿延約1200千米，海床上廣泛留存著鯨類遺骸，不僅保存著距今530萬年前的遠古鯨類化石，還分布著活躍運轉(zhuǎn)的現(xiàn)代鯨落生態(tài)系統(tǒng)。

中國和意大利合作者（從左到右分別為深海所研究員杜夢然、彭曉彤，意大利科學家Giovanni Bianucci、 Alberto Collareta、深海所副研究員宋希坤）

在《自然》同期配發(fā)的新聞觀點文章中，美國深海古生物學家、馬里蘭州卡爾弗特海洋博物館古生物部研究員斯蒂芬·戈弗雷高度評價該成果：“可以用多個‘最’來描述這個‘鯨類墓地’：地理范圍最大、水深最深、在已知同類遺址中年代最久遠。”

深海鯨落秘境

跨越530萬年的生命遺跡

迪亞曼蒂納帶總長約1200千米，形成于5000萬至6000萬年前澳大利亞大陸與南極大陸的地質(zhì)分離運動。漫長且復雜的板塊運動與地質(zhì)作用，雕琢出這片海域凹凸起伏、復雜多樣的海底地貌，區(qū)域最深點位位于其西北部的多德雷赫特深淵。2023年，我國“奮斗者”號載人深潛器搭載高精度傳感器完成實地勘測，確認該深淵最大水深達7003米。

2023年1月1日至3月12日，依托我國“探索一號”科考船作業(yè)保障，搭載“奮斗者”號載人深潛器，深海所科學家與合作者在迪亞曼蒂納帶開展深海科考。該航次第三次下潛作業(yè)中，科研人員在多德雷赫特深淵近7002米水深海域，首次發(fā)現(xiàn)了半掩埋于海底軟沉積物中的鯨類化石：其表面均勻覆蓋著黑色鐵錳氧化物，整體保存狀態(tài)完好。

這是學界從未報道過的全新發(fā)現(xiàn)。為摸清該區(qū)域鯨落分布，研究團隊先后完成32次深海下潛作業(yè)，通過持續(xù)測繪、探查、采樣，系統(tǒng)繪制出該海域鯨落與化石的分布圖譜。在綿延1200千米的海底區(qū)域，他們精準記錄并采集476處鯨落化石堆積點、5處活躍的現(xiàn)代鯨落，讓迪亞曼蒂納帶成為全球罕見的、同時留存遠古鯨類化石與現(xiàn)存活躍鯨落的深海生態(tài)地標。

鯨落

研究證實，此次發(fā)現(xiàn)的5處現(xiàn)代鯨落均已進入化能自養(yǎng)階段，這是鯨落生態(tài)系統(tǒng)演化的第三階段。這些深海鯨落孕育出了繁盛多樣的生命群落。研究團隊在這里共鑒別出35種體長超0.5毫米的大型底棲生物，核心類群涵蓋環(huán)節(jié)動物、甲殼動物、軟體動物，同時包含刺胞動物、線蟲等多個物種。在體長數(shù)厘米的巨型底棲生物中，食骨蠕蟲、腹足類、囊螂蛤、海蛇尾占據(jù)絕對優(yōu)勢，局部種群密度最高可達每平方米2840只，生物富集度遠超普通深海海域。

除現(xiàn)代鯨落外，研究團隊還探明了大量鯨類化石資源。通過對43件鯨類化石開展系統(tǒng)的古生物分析，科學家共鑒別出7類鯨種，包含5種喙鯨與2種須鯨。多數(shù)喙鯨化石僅留存頭骨，分屬于至今仍活躍在印度洋東南部海域的安氏中喙鯨、長齒中喙鯨兩種現(xiàn)存物種。

此外，研究團隊還發(fā)現(xiàn)兩個已滅絕的遠古喙鯨屬：翼喙鯨屬與伊齊科喙鯨屬。此前，學界僅通過南非近海海底拖網(wǎng)采集的少量化石認知這兩類古鯨。其中，翼喙鯨屬是現(xiàn)代中喙鯨、瓶鼻喙鯨的遠古近親，最典型特征為眶前突呈獨特的翼狀延展。本次研究不僅發(fā)現(xiàn)了已知的本格拉翼喙鯨，還發(fā)現(xiàn)并定名了全新物種——迪亞曼蒂納翼喙鯨。

喙鯨頭骨

研究團隊選取33件鯨骨化石開展鍶同位素測年分析，結(jié)果顯示化石年代跨度為距今12萬年至526萬年前，證實迪亞曼蒂納帶的鯨落生態(tài)現(xiàn)象，至少從530萬年前的上新世早期便已持續(xù)存在。

戈弗雷認為，此次發(fā)現(xiàn)“足以比肩深海探索史上諸多里程碑式的重大發(fā)現(xiàn)”，“是獨一無二的深海探索突破”。1938年，馬達加斯加近海發(fā)現(xiàn)了曾被認定滅絕超七千萬年的腔棘魚；1977年，東太平洋加拉帕戈斯海嶺首次發(fā)現(xiàn)海底熱液噴口生態(tài)系統(tǒng)——這兩次發(fā)現(xiàn)均徹底顛覆人類對生命生存邊界的認知。

鯨類巨墓成因

多因素疊加造就奇觀

科考統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，迪亞曼蒂納帶的鯨類遺骸密度高達每平方千米759.5具。根據(jù)該實測密度推演測算，整片研究區(qū)域的鯨類殘骸總量或突破1000萬具。這讓很多人好奇：這片巨型墓地是如何形成的？研究團隊發(fā)現(xiàn)，這是一個地質(zhì)、生態(tài)、環(huán)境等多重因素疊加形成的自然奇跡。

此次發(fā)現(xiàn)的須鯨鯨落和化石屬于“遷徙鯨類”。其中，最大鯨落樣本源自南極小須鯨，該物種為環(huán)極地遷徙鯨類，每年向北洄游至澳大利亞南部海域，作為表層濾食性生物，僅在150米以淺的海域捕食磷蝦，無深海潛游習性。而此次發(fā)現(xiàn)的塞鯨化石，其對應的現(xiàn)生種群同樣為季節(jié)性洄游物種，僅在50米左右的淺水區(qū)捕食橈足類。這兩類須鯨的遺骸匯聚深淵，并非深潛行為所致，而是個體死亡后，軀體隨洋流沿固定遷徙通道漂移，最終沉降至迪亞曼蒂納深海海底。

現(xiàn)生鯨類安氏中喙鯨、長齒中喙鯨

區(qū)域內(nèi)絕大多數(shù)鯨類遺骸來自兩種擅長深潛的“土著”喙鯨，也是印度洋東南部的常駐優(yōu)勢物種。這類喙鯨以深海魷魚、深海魚類為主要食物，迪亞曼蒂納帶深海餌料資源充足，由此成為喙鯨的核心覓食場所。喙鯨常規(guī)下潛深度超1000米，閉氣時長可達一小時以上，但長期在3000米以深的極端深海覓食，會突破其生理耐受極限，體力衰竭的死亡風險大幅上升。同時，迪亞曼蒂納帶特有的V型峽谷地貌，對沉降的鯨尸形成天然匯聚效應，進一步促進了遺骸的集中堆積。

至關(guān)重要的是，迪亞曼蒂納帶及周邊布羅肯海嶺的沉積速率極低——500萬年內(nèi)，平均每千年僅沉積0.05至0.55厘米。這使得鯨類骨骼遺骸可在海底暴露數(shù)十萬年，部分甚至超百萬年，為化石留存提供了絕佳時間條件。

此外，喙鯨留存的化石遺骸以喙鯨頭骨為主。頭骨是現(xiàn)存脊椎動物中骨骼密度、礦物質(zhì)含量最高的骨骼結(jié)構(gòu)，天然具備極強的抗分解能力。同時，鐵錳氧化物在骨骼表面及內(nèi)部持續(xù)沉積附著，也進一步強化了骨骼抗腐蝕、抗降解性能。而半埋藏骨骼在有機質(zhì)緩慢分解過程中，還會產(chǎn)生自生碳酸鹽沉淀。在多重防護機制共同助力下，這些化石得以完整保存至今。

戈弗雷將這一現(xiàn)象總結(jié)為“完美風暴”式的自然造就：“這片深海峽谷中，曾有無數(shù)海洋生物隕落沉降，但絕大多數(shù)遺骸都在環(huán)境作用中降解消失。唯有鯨類骨骼憑借獨特的物理特性，疊加絕佳的礦物保存環(huán)境，最終跨越千萬年留存至今，形成獨一無二的巨型化石群落?！?/p>

史詩級“預告片”

重塑深海生態(tài)認知

科研團隊測算，若按單頭喙鯨平均體重2噸、脂質(zhì)含量25%計算，這片海域喙鯨遺骸對應的總碳封存量約670萬噸。這一龐大碳庫的有機碳輸入總量，相當于該區(qū)域深海背景“海雪”通量（浮游生物殘骸、糞便、細菌等海洋中沉降的有機物顆粒）4700年的累積總和。

這種規(guī)模超大、存續(xù)持久、以脈沖式補給為特征的有機碳匯，讓鯨落成為獨立于常規(guī)海雪通量的核心深海碳源，足以在區(qū)域尺度上重塑海底營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，長期驅(qū)動底棲生物繁衍、維持深海生物多樣性，深刻影響深海生態(tài)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)。

國際科學界認為，這項研究的多項突破填補了全球深海研究的領(lǐng)域空白，具備里程碑式科研價值。此次在迪亞曼蒂納帶6700余米水深發(fā)現(xiàn)的活躍鯨落群落，將全球已知鯨落棲息深度上限拓展了2500多米，大幅刷新人類對鯨落生存邊界的既有認知。

極端水深造成的地理隔離，催生了這片海域特化度極高的鯨落生物群落。這些發(fā)現(xiàn)不僅豐富了人類對深海無脊椎動物多樣性的認知，也證明了深海鯨落生態(tài)系統(tǒng)存在獨特的演化特征與適應性輻射現(xiàn)象。深海鯨落、冷泉、熱液噴口生態(tài)系統(tǒng)共享化能共生雙殼類、腹足類、鎧甲蝦等關(guān)鍵物種，證明它們之間存在緊密的演化與生態(tài)關(guān)聯(lián)。該結(jié)果支撐了學界的一個假說：深海鯨落是依賴硫化物生物群的演化熱點，也是深海生物跨區(qū)域擴散的“生物跳板”。

此次調(diào)查的鯨落沿西北—東南走向綿延1200千米，構(gòu)成一處此前從未發(fā)現(xiàn)的“鯨落生態(tài)系統(tǒng)超級廊道”。這一大型生物地理單元，對印度洋南部深?；芎铣缮锏姆N群交流、擴散與演化起到了至關(guān)重要的作用。

“過去，人們對喙鯨的了解主要來自罕見的擱淺事件，長期以來對其種群數(shù)量、分布與生態(tài)習性知之甚少。此次發(fā)現(xiàn)的大量安氏中喙鯨、長齒中喙鯨遺骸，為研究這些神秘鯨類提供了獨一無二的樣本。”研究者寫道。而迪亞曼蒂納帶鯨類化石群作為巨型深?；z址，留存了超500萬年的鯨類化石，更是一份連續(xù)的“演化檔案”，為追溯上新世以來喙鯨的演化歷程、種群動態(tài)，解析其古生態(tài)特征，打開了一扇新窗口。結(jié)合過往拖網(wǎng)捕撈回收的大量化石，研究者推測，類似的鯨類墓地可能存在于其他喙鯨的主要棲息地，如南非近海、伊比利亞半島外海、克羅澤群島與凱爾蓋朗群島周邊。

“盡管深海難以抵達，但這里勢必還藏著更多驚喜，也必將推動人類使用深潛設(shè)備，對同類深海區(qū)域展開更多探索?！备旮ダ渍f，“這項研究仿佛是一部史詩級系列電影的預告片。我期待深海研究未來能涌現(xiàn)出更多這樣的‘大片’?！?/p>

>>> 鯨落演化四階段

■ 移動清道夫階段（4個月至2年）

鯨落形成初期，盲鰻和睡鯊等清道夫生物會快速吞噬鯨魚的軀體軟組織，這是能量和物質(zhì)轉(zhuǎn)移最快的階段。

■ 機會主義者階段（3至4年）

當大型食腐動物離去后，海洋蠕蟲、甲殼類等機會主義生物定居繁育，像細致的清潔工，繼續(xù)清除剩余有機質(zhì)。

■ 化能自養(yǎng)階段（50年以上）

鯨落最具特色、最漫長的階段，深海細菌持續(xù)分解鯨骨骼內(nèi)儲存的豐富脂質(zhì)，釋放大量硫化物，為化能合成生物提供能量與養(yǎng)分，支撐其大規(guī)模繁衍。

化能自養(yǎng)階段鯨落

■ 巖礁階段（最終歸宿）

鯨落生態(tài)演化的最終階段，鯨體所有有機物將完全降解消耗，僅留存礦物質(zhì)骨骼，成為?？⒑０俸系鹊湫蜕詈５讞锏母街住?/p>

巖礁階段鯨落

原標題：《綿延1200公里！印度洋幽暗海底，超千萬具鯨類遺骸記錄530萬年演化史》