冷泉区都有什么生物

1. 冷泉生物群和热液生物群是一样的吗

01 冷泉生物群和热液生物群既有相似也有不同，生活在冷泉中的微生物大多是化能自养微生物，它们依靠化学反应获取能量并合成有机质，冷泉流体和热液流体中通常都含有大量的甲烷，在两种生物群中都会发现甲烷氧化菌，不同的是，热液流体中富含多种金属离子或氢气等，很多微生物会以金属离子或氢气等为食。

海底是“漏”的。除了冰冷的海水往下向海底的岩层或沉积物中渗漏以外，不同温度、不同成分的流体也会从海底以下的地层中向海水中喷逸。当流体成分以碳氢化合物（甲烷或其他高分子量碳氢气体）、硫化氢或二氧化碳为主，并且温度与海水相近时，就被称为冷泉；当流体富含各种金属元素和气体组分，并且温度明显高于周围海水的温度时，便是所谓的热液。有趣的是，在这些流体喷出的地方，往往发育了茂盛的冷泉或热液生物群落。然而，由于环境的制约，冷泉生物群和热液生物群既有相似之处，也有着显着的不同。

以微生物为例，生活在冷泉和冷泉环境中的微生物大多是化能自养微生物，它们依靠化学反应获取能量并合成有机质。因此，形象地说，它们都是依靠“吃”流体中的化学物质生存的。由于冷泉流体和热液流体中通常都含有大量的甲烷，因此，既能在冷泉环境也能在热液环境中发现甲烷氧化菌。有意思的是，在冷泉环境中，这些甲烷氧化菌必须与硫酸盐还原菌组成一个“共生体”才能够发挥作用，双方离开彼此均不能存活。它们或构成球状，或构成圆柱状，通常是甲烷氧化菌的细胞群被硫酸盐还原菌群完全或部分地包裹住。平均来说，甲烷氧化菌与硫酸盐还原菌数量的比例为1:2。

与冷泉流体化学组成不同的是，热液流体中富含多种金属离子或氢气等。因此，在热液环境中，很多微生物会以金属离子或氢气等为“食”，许多氢氧化菌、铁氧化菌、铁还原菌或锰氧化菌等能够在这里自在地生活。

当然，温度也是影响热液和冷泉微生物类群差异的一个主要因素。由于高温的影响，海底热液环境中居住着许多喜好“炎热”的“居民”，它们就是人们常说的嗜热微生物和超嗜热微生物。

与微生物相似，冷泉动物群和热液动物群既有相似之处，也有明显的差异。目前已经发现的冷泉动物物种超过210种，而热液动物物种则更是超过了500种。其中，管状蠕虫、贻贝、帽贝、蛤、虾、蜗牛、腹足类动物等是热液或冷泉环境中常见的原住民。多毛类、螃蟹、海葵、藤壶、海绵、棘皮动物等也常栖息于热液或冷泉环境中。

尽管在热液和冷泉环境中都有管状蠕虫、贝类等动物的踪迹，但它们在生物分类学上却隶属于不同的种属，在生理特性上也有很大的差异。以管状蠕虫为例，热液环境中生活的管状蠕虫，最快每年可以长0.8米，被认为是地球上生长速度最快的动物之一，其管体的长度最长可以达到3米。相比之下，生活于冷泉环境中的管状蠕虫，则生长非常缓慢，它们要活到250岁才长到2米长！如此“高龄”，即便对于地球上其他“长寿”动物而言，也实属罕见。

2. 什么是海中的冷泉

冷泉(cold seep)即海底天然气渗漏，在全球是一个广泛分布的自然现象，指分布于大陆边缘海底来自沉积界面之下、以水、碳氢化合物（天然气和石油）、硫化氢、细粒沉积物为主要成分，流体温度与海水相近的流体，并广泛发育于活动和被动大陆边缘斜坡海底。

冷泉另一个令人震撼的地方就是，它在海底有一套相对完整的生物群落。人们通常认为生物都是依赖光合作用的，而在水深超过200米时阳光就基本没有了。冷泉区生物不依赖光合作用，而是靠甲烷、硫化氢等还原性化学物质自养，完全是另一套生命体系。”

3. “潜龙三号”在海底都拍到了什么

“潜龙三号”拍摄到了大量正常海洋环境常见的深海生物。有媒体检索这些照片看到，这里的底栖生物群落以海参、海星等棘皮动物为主，有不同种类的鱼、虾，没有发现珊瑚等硬基底固着生物。

韩喜球将“潜龙三号”在试验性应用第一潜中的作业形容为“察言、观色和嗅味”。“察言”指“潜龙三号”在离底150米的高度，对海底地形地貌进行扫测；“观色”是指在离底5米左右的高度，对海底进行照相；“嗅味”是指对水体多种参数的异常进行探测。

来源：新华网

4. 厉害了，我的国！我国全球首次试开采可燃冰成功！

出品：科普中国

制作：中国地质图书馆（中国地质调查局科普办公室）徐梦华刘澜章茵

监制：中国科学院计算机网络信息中心

国土资源部中国地质调查局5月18日在南海宣布，我国正在南海北部神狐海域进行的可燃冰试采获得成功，这也标志着我国成为全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产气的国家。随后，新华社受权发布了《中共中央 国务院对海域天然气水合物试采成功的贺电》。

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本文由科普中国融合创作出品，转载请注明出处。

5. 地球海洋里还有多少生物没被发现

“蛟龙”号刚在南海冷泉区发现了大量奇异的海底生物，在搜集上来的动物样本中，有一些是生物学家还不能确认，需要做基因鉴定的。茫茫大海里，还有多少不为人知的物种呢？

“这是一个非常难回答的问题。”参加此次“蛟龙”试验性应用航次的海洋生物学家、中科院海洋所研究员李新正说，“因为海洋生物的种类非常多，而人们对海洋生物的考察和研究很有限。”

李新正说，从门这一级的分类单元看，海洋动物的多样性要远高于陆地和淡水水体。2012年，来自世界各国的121位海洋生物分类学家做了一个统计。结果表明，人们发现了大约17万个物种的同物异名，即同一个物种被不同的学者发现并用了不同的名字命名。剔除了这些无效的同物异名后，统计出已发现并被描述的海洋真核生物为22.6万种。

根据这一统计，还有5.8万—7.2万个海洋物种被采集到标本，但还有待描述。专家们估计，还有48.2万—74.1万个海洋生物物种还没有被发现。另外，基因测序会帮助分类学家们发现成千上万的隐存种，即现在被认为是同一个种的应该是几个种的复合体。

因此，将已被描述的、待描述的和待发现的物种加起来，地球的海洋中大约有70万—100万种生物，其中有1/3—2/3尚未被发现和描述。

李新正说，中国拥有的海洋物种，占世界的1/10—1/4。他认为，在南海深海里，存在几十到上百个大型的（0.5毫米以上）未知物种是完全可能的。

一个好消息是，最近10年，海洋生物分类学家发现的新海洋生物物种比以往任何时候都要多；而在最近60年，海洋生物分类学者的增加超过了海洋生物新物种被发现的速度。科学家们认为，有鉴于此，以及当前海上生物考察方法和研究技术的发展，那些未知海洋生物中的大部分将会在本世纪被发现和描述。

（科技日报“向阳红09”船6月27日

6. 墨西哥湾北陆坡区冷泉碳酸盐岩脂肪酸及碳同位素特征

管红香^1,2,3,4，冯东^3,5，吴能友¹,2,ROBERTS H.Harry⁵，陈多福^1,3

管红香（1981－），女，博士，主要从事冷泉碳酸盐岩的地球化学研究，E-mail:[email protected]。

注：本文曾发表于《科学通报》2010年第4～5期，本次出版有修改。

1.中国科学院广州天然气水合物研究中心，广州510640

2.中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室，中国科学院广州能源研究所，广州510640

3.中国科学院边缘海地质重点实验室，中国科学院广州地球化学研究所，广州510640

4.中国科学院研究生院，北京100049

5.Coastal Studies Institute,Louisiana State University,Baton Rouge,LA 70803,USA

摘要：对墨西哥湾北部水深约540m的上陆坡GC185区（GC-F样品）和水深约2 200 m的下陆坡AC645区（AC-E样品）冷泉碳酸盐岩中的脂肪酸及其单体化合物的δ¹³C进行了分析。在AC-E和GC-F冷泉碳酸盐岩样品中检测到了30多种脂肪酸化合物，均以主峰碳为C₁₆的低碳数（< C₂₀）脂肪酸为主，具偶碳优势，主要包括正构脂肪酸、异构（i－）/反异构（ai－）脂肪酸以及带支链的奇碳数脂肪酸（iso/anteiso）。其中n-C_12:0、n-C_13:0、i-C_14:0和n-C_14:0具有明显偏低的δ¹³C值（－39.99‰～－32.36‰），可能来源于冷泉生物。n-C_18:2和C_18:1△⁹具有相同的碳同位素值，可能来源于冷泉渗漏区贝氏硫细菌属/辫硫菌属。支链奇碳数脂肪酸（iso/anteiso C₁₃～C₁₇）具有特别负的δ¹³C值（－63.95‰～－44.17‰），明显不同于其他类别脂肪酸的碳同位素值，推断这类化合物是海底渗漏区甲烷厌氧氧化过程中的硫酸盐还原细菌生命活动的产物。

关键词：脂肪酸；单体化合物稳定碳同位素；硫酸盐还原菌；甲烷厌氧氧化；冷泉碳酸盐岩；墨西哥湾

Fatty-acids and their 6¹³C Characteristics of Seep Carbonates from the Northern Continental Slope of Gulf of Mexico

Guan Hongxiang^1,2,3,4,Feng Dong^3,5,Wu Nengyou^1,2,Roberts Harry H.⁵,Chen Duofu^1,3

1.Guangzhou Centerfor Gas Hydrate Research,CAS,Guangzhou 510640,China

2.Key Laboratory of Renewable Energy and Gas Hydrate,Guangzhou Institute of Energy Conversion,CAS,Guangzhou 510640,China

3.Key Laboratory of Marginal Sea Geology,Guangzhou Institute of Geochemistry,CAS,Guangzhou 510640,China

4.Graate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

5.Coastal Studies Institute,Louisiana State University,Baton Rouge,LA 70803,USA

Abstract:Here we reported the fatty-acids and their δ¹³C values in seep carbonates collectedfrom Green Canyon 185(GC 185;Sample GC-F)at upper continental slope(water depth：～540 m),and Alaminos Canyon 645(GC 645;Sample AC-E)at lower continental slope(water depth：～2 200 m)of the Gulf of Mexico.More than thirty kinds of fatty acids were detected in both samples.Thesefatty acids are maximized at C₁₆.There is a clear even-over-odd carbon number predominance in carbon number range.The fatty acids are mainly composed of n-fatty acids,iso-/anteiso-fatty acids and terminally branched odd-numberedfatty acids(iso/anteiso).The depleted δ¹³C values(－39.99‰～－32.36‰）of n-C_12:0、n-C_13:0、i-C_14:0and n-C_14:0suggest that they may relate to the chemosynthetic communities at seep sites.The unsaturated fatty acids n-C_18:2and C_18:1△⁹have the same δ¹³C values,they may originatefrom the Beggiatoa/Thioploca.Unlike otherfatty acids,the terminally branched fatty acids(iso/anteiso)show more depleted δ¹³C values(as low as-63.95‰）suggesting a possible relationship to sulfate recing bacteria,which is common ring anaerobic oxidation of methane at seep sites.

Key words:fatty acids,carbon isotope of indivial lipid,sulfate recing bacteria,anaerobic oxidation of methane,seep carbonate,Gulf of Mexico

0 引言

墨西哥湾是一个油气大量聚集的盆地，在晚三叠世－中侏罗世时期，盆地在断裂作用下发生张裂，沉积形成了巨厚的膏盐层，膏盐层的变形和活动断层为流体从盆地深部的油气系统向海底渗漏运移提供了有效通道，控制着海底冷泉的发育^[1-3]。近年的研究表明墨西哥湾海底至少有几百个正在活动的天然气渗漏系统，发育于整个陆坡环境^[4-5]。陆坡区的冷泉活动导致海底广泛发育天然气水合物、冷泉生物群和自生碳酸盐岩^[4,6-12]。冷泉碳酸盐岩的形成是由于海底渗漏甲烷等碳氢化合物在海底沉积层缺氧带被微生物所消耗，由甲烷氧化古菌（anaerobic methane-oxidizing archaea,MOA）将渗漏CH₄氧化为

，同时硫酸盐还原菌（sulfate-recing bacteria,SRB）将孔隙水中的

还原为HS－，

与孔隙水中的阳离子结合形成冷泉碳酸盐岩固结在海底^[13-17]。这种甲烷氧化和硫酸盐还原的细菌活动的信息保存在冷泉碳酸盐岩中^{[14-15,18-21]}。

墨西哥湾北部陆坡与冷泉活动相关的水合物、冷泉碳酸盐岩和冷泉生物群（包括甲烷古菌和硫酸盐还原菌及其生物标志物）已有大量的研究成果发表^{[4-5,10,14-15,18-23]}，但有关下陆坡深水区的工作较少，尤其是缺乏冷泉碳酸盐岩中保存的微生物甲烷厌氧氧化作用的生物标志物的对比研究。本文通过研究墨西哥湾上陆坡GC 185区Bush Hill(GC-F样品）和下陆坡AC645区（AC-E样品）的冷泉碳酸盐岩中的脂肪酸及其单体化合物的δ¹³C组成，证实墨西哥湾上陆坡到下陆坡海底冷泉渗漏区均发生了渗漏烃（甲烷）的微生物厌氧氧化作用。

1 样品和分析方法

1.1 样品采集

图1 研究区域和采样点位置示意图（据[24]修改）

研究样品来源于墨西哥湾上陆坡和下陆坡区（图1）。深水区AC-E冷泉碳酸盐岩样品（图2）是1990年采集于墨西哥湾下陆坡Alaminos Canyon区内水深2 200 m的一个活动冷泉，采样点的地理经纬度坐标为26°21 ' N,94°31 ' W，采样区发育有大量的冷泉生物群落，主要有管状蠕虫、贻贝及呈分散状分布的蛤和微生物菌席等。AC-E冷泉碳酸盐岩结壳中孔洞发育，主要由生物壳碎屑和碳酸盐岩胶结物组成，矿物组成几乎全部为文石（达98％），仅有少量方解石，碳同位素δ¹³C为－31.3‰～－23.4‰^[24]。浅水区GC-F样品（图2）是1998年在墨西哥湾上陆坡Green Canyon 184和185区块分界线附近的Bush Hill (27°46' N,91°30' W）采集的，水深约为540m，海底温度约为7℃在Bush Hill冷泉渗漏系统中，在海底能观察到正在活动气泡渗漏、冷泉生物群、自生碳酸盐岩及出露的天然气水合物^[4,22,25-26]。GC-F冷泉碳酸盐岩可见管状serpulid蠕虫碎片，保存有Lucinid-vesycomyid双壳类冷泉生物的壳体，碳酸盐岩基质胶结物部分几乎全部由文石组成，仅有少量的方解石和白云石，碳同位素δ¹³C为

图2 墨西哥湾上、下陆坡区冷泉碳酸盐岩样品外貌

a.AC-E样品，采集于水深2 200 m的下陆区Alaminos Canyon区内的一个活动冷泉；b.GC-F样品，采集于水深约为540m的上陆坡Green Canyon 184区Bush Hill活动冷泉。标尺为1cm

－29.4‰～－15.1‰^[27]。

1.2 实验分析

样品磨碎至200目干燥，用二氯甲烷/甲醇混合溶剂索氏抽提72 h。抽提后的残渣自然晾干，用10％的盐酸缓慢溶解，为避免脂交换反应，待样品溶解80％后停止加入盐酸，用二氯甲烷萃取有机质，并与抽提得到的有机质合并。用硅胶－氧化铝柱进行族组分分离，分别用正己烷、6:4正己烷/二氯甲烷和CH₃OH溶剂洗脱获得饱和烃、芳烃和极性组分^{[19-20,28-31]}。

将酸解获得的HCl不溶物冷冻干燥，得到的酸解残渣和非烃分别用6% KOH－甲醇溶液皂化，平衡12 h后，用正己烷萃取其中的有机质，萃取出的有机质进行硅胶/氧化铝柱层析，分别用正己烷/二氯甲烷（3:1）混合溶剂和二氯甲烷/丙酮（9:1）混合溶剂填充柱，依次得酮和脂肪醇，余下的溶液进行反萃取获得脂肪酸组分，酸性组分加入HCL-CH₃OH饱和溶液，在80℃加热2 h进行甲酯化，并用二氯甲烷萃取脂肪酸甲酯。然后将脂肪酸甲酯组分进行GC-MS、GC/IRM分析。

1.3 仪器分析

GC-MS分析在有机地球化学国家重点实验室HP 6890Ⅱ型气相色谱仪和Platform Ⅱ型质谱仪上完成，离子源为电子轰击源（70 e V），色谱柱为DB-5MS硅熔融毛细柱（30 m×0.25 mm i.d.×0.25 μm涂层）。无分流进样1μL，进样口温度为290℃，升温程序初始温度80℃（5 min），以3℃/min升温至290℃，保留20 min，载气为高纯氦气，流速1.0 m L/min。

GC/IRMS分析在英国GV公司Isoprime色谱－同位素质谱仪上完成，色谱柱为JW-DB-5型60 m×0.25 mm×0.25μm毛细柱，样品直接进入温度为290℃无分流注入器，氦气为载气，升温程序初温80℃（5 min），以3℃/min升温至290℃（40 min）。同位素测定误差小于0.5‰。碳同位素以6表示，V-PDB标准，并依段毅等^[31,32]报道的方法对脂肪酸甲酯化增加的碳进行了校正。

2 结果

在墨西哥湾下陆坡深水区的AC-E和上陆坡浅水区的GC-F冷泉碳酸盐岩样品中均检测到30多种脂肪酸化合物，主要由正构脂肪酸、异构（i－）和反异构（ai－）脂肪酸组成，以低碳数（<C₂₀）为主，并有少量的高碳数脂肪酸（表1，图3和图4）。

AC-E样品中正构脂肪酸碳数分布范围为C₁₂- C₂₈,GC-F样品碳数分布范围C₁₂- C₂₄，且均检测到C_14:1△⁷、C_16:1△⁷、C_18:1△⁹和C_18:2正构不饱和脂肪酸。A C-E样品中丰度最高的脂肪酸为n-C_16:0，其次为C_18:1△⁹、n-C_14:0和n-C_18:0,G C-F样品中丰度最高的脂肪酸为n-C_16:0，其次为n-C_14:0、ai-C_15:0和n-C_18:0。样品AC-E中正构饱和脂肪酸δ¹³C值为－32.36‰～－27.64‰，正构不饱和脂肪酸C_16:1△⁷和_18:1△⁹的δ¹³C值分别为－19.97‰和－25.48‰。样品GC-F中正构饱和脂肪酸δ¹³C值－39.99‰～－26.52‰，正构不饱和脂肪酸C_l8:1△⁹的δ¹³C为－31.04‰。

图3 墨西哥湾冷泉碳酸盐岩AC-E样品中脂肪酸化合物

图中数字编号与表1中编号和脂肪酸相对应，N代表未知化合物

图4 墨西哥湾冷泉碳酸盐岩GC-F样品中脂肪酸化合物

图中数字编号与表1中编号和脂肪酸相对应

表1 墨西哥湾冷泉碳酸盐岩样品中脂肪酸化合物及其碳同位素组成

除正构脂肪酸外，下陆坡深水区AC-E冷泉碳酸盐岩样品中还检测到支链的奇碳数脂肪酸（iso/anteiso-C_15:0），其δ¹³C值分别为－63.95‰和－50.48‰。上陆坡浅水区冷泉碳酸盐岩样品GC-F中支链的奇碳数脂肪酸主要有iso/anteiso-C_13:0,－C_15:0和－C_17:0，其δ¹³C范围为－48.62‰～－44.17‰。

3 讨论与结论

墨西哥湾是一个油气大量聚集的盆地，盆地中沉积形成了巨厚的膏盐层，GC185和AC645区断裂发育，盐层变形和活动断层为流体从盆地深部的油气系统向海底渗漏运移提供了有效通道。以烃类化合物为主的流体通过断裂等通道渗漏到海底附近的沉积层中发生微生物的氧化，在海底发育有大量的微生物细菌席、管状蠕虫，双壳类等冷泉生物^[1-3]，并通过这些冷泉生命活动形成了冷泉碳酸盐岩^[24-27]，同时形成了一些特殊的脂肪酸。

本文所研究的冷泉碳酸盐岩样品中饱和脂肪酸以低碳数（<C₂₀）脂肪酸为主，n-C_15:0、i-C_16:0、n-C_16:0、n-C_17:0和n-C_18:0的δ¹³C在AC-E样品中为－28.99‰～－27.64‰，在GC-F为－31.11‰～－30‰，这些脂肪酸的δ¹³C范围在同一样品中小于±2‰，反映同一样品中这些不同的脂肪酸可能来源于相同生态环境条件下的细菌或海洋浮游生物^[32-33]。

在所分析的AC-E样品中还存在有异构饱和脂肪酸i-C_14:0和正构饱和脂肪酸n-C_14:0，它们的δ¹³C为－36.6‰～－32.36‰。同时GC-F样品存在异构饱和脂肪酸i-C_14:0和正构饱和脂肪酸n-C_12:0、n-C_13:0和n-C_14:0， 它们的δ¹³C为－39.99‰～－33.7 1‰。这些脂肪酸的δ¹³C值明显比前述脂肪酸的低。墨西哥湾北部冷泉渗漏区双壳类软体组织δ¹³C为（－43.2±4.1）‰^[34]，管状蠕虫的软体组织δ¹³C为（－45.6±5.2）‰^[35]，墨西哥湾GC185区海底渗漏区的Bathymodiolus childressi的软体组织6¹³C为（－38.9±1.2）‰^[36]，这些生物体的δ¹³C值都比正常海洋生物体的低，表明冷泉区的这些生物主要是以化能自养生物（如嗜甲烷细菌等）为食物的^[34]。最近的研究表明双壳类和管状蠕虫等大生物体常与细菌微生物共生，贻贝类依赖甲烷氧化菌和/或硫酸盐还原菌，管状蠕虫依赖于硫酸盐还原菌^[37]。因此在冷泉碳酸盐岩样品中存在的n-C_12:0、n-C_13:0、n-C_14:0和i-C_14:0可能来源于冷泉区的大生物体。

在正构脂肪酸中均检测到C_14:1△⁷、C_16:1△⁷、C_18:1△⁹和C_18:2正构不饱和脂肪酸，其中GC-F样品的n-C_18:2和C_18:1△⁹的δ¹³C均为－28.04‰，AC-E样品的n-C_18:2和C_18:1△⁹的δ¹³C均为－25.48‰。在同一个样品中n-C_18:2和C_18:1△⁹2个脂肪酸均具有相同的δ¹³C值，说明n-C_18:2和C_18:1△⁹的生物来源和合成途径相近^[32]。最近研究表明在冷泉渗漏区的贝氏硫细菌属/辫硫菌属发育有n-C_18:2和C_18:1△⁹脂肪酸^[38]。此外，海洋浮游生物尤其是硅藻也存在n-C_18:2和C_18:1△⁹[³⁹]。考虑到所分析的样品是天然气渗漏区形成的冷泉碳酸盐岩，且这些样品中浮游生物化石非常少，这2个n-C_18:2和C_18:1△⁹脂肪酸很可能来源于冷泉渗漏区贝氏硫细菌属/辫硫菌属。

此外，AC-E样品还存在δ¹³C为－19.97‰的正构不饱和脂肪酸C_16:1△⁷，它具有与其他脂肪酸明显不同的δ¹³C，而与中低纬度典型海洋现代沉积有机质的δ¹³C值－23.10‰～－19.10‰一致^[32,40]，表明很有可能来源于海洋现代沉积有机质，如在海洋微藻中检测到很高含量的C_16:1△⁷脂肪酸^[41]。

除上述的脂肪酸外，所分析的样品均存在δ¹³C值极负的支链奇碳数脂肪酸iso/anteiso-C_13:0,－C_15:0和－C_17:0。其中下陆坡深水区AC-E冷泉碳酸盐岩样品中检测到的i-C_15:0和ai-C_15:0的δ¹³C值为－63.95‰～－50.48‰。上陆坡浅水区冷泉碳酸盐岩样品GC-F中iso/anteiso-C₁₃:0,－C₁₅:0 和－C₁₇:0的δ¹³C 为 －48.62‰ ～ －44.17‰。这些奇碳数异构（is－）/反异构（ai－）脂肪酸δ¹³C比所分析样品中的其他脂肪酸的碳同位素显着的低，也低于冷泉碳酸盐岩的碳同位素值（－31.3‰～－15.1‰）、冷泉渗漏烃（－28‰～－26‰）和GC区渗漏甲烷的δ¹³C值（－44.1～－46.7‰）^[22,24,27]，说明奇碳数异构（is－）/反异构（ai－）脂肪酸在形成过程中产生了同位素的分馏。目前对海底天然气渗漏区沉积物和细菌席的脂肪酸的研究表明，这种具有极低碳同位素的奇碳数异构（i）/反异构（ai）脂肪酸主要来源于甲烷厌氧氧化作用中的硫酸盐还原菌的生命活动^{[15,18,20-21,42-44]}。因此，本文所研究的冷泉碳酸盐岩样品中具有极负δ¹³C值的支链奇碳数脂肪酸（iso/anteiso-C_13:0,－C_15:0和－C_17:0）来源于硫酸盐还原菌。

致谢：冷泉碳酸盐岩样品由美国路易斯安那州立大学H H Roberts教授提供，实验分析是在中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室完成，并得到徐世平副研究员、贾蓉芬研究员和胡建芳副研究员的帮助。

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7. 什么是冷泉生态系统研究冷泉生态系统有什么意义

海底热液活动可能同时出现在离散板边界和收敛板边界，但都集中在张力救援队、主要是梁中校、湖后扩张中心等。其形成是海水沿着裂谷裂开或裂开的缝隙渗透到洋壳内，受热熔岩的影响，与基底玄武岩发生反应，形成酸性、还原、硫化物、矿产金属的热液，温度达到350 ~ 400。反应程度随着温度和压力的增加而增加，直到岩石难以渗透，矿热液上升到海底。

当它们从喷口涌出时，与冷水相遇，导致黄铁矿、黄铜矿、纤维锌矿、闪锌矿等硫化物和钙、镁硫酸盐的快速沉淀，最终堆积成烟囱形状的地形。烟囱的高低各有不同的厚度，高达100多米，短的也有几米到几十米。由于温度和球队的差异，形成了白色烟囱或黑色烟囱。热液温度为100 ~ 350时，主要由硫酸盐矿物(硬石膏、重晶石)、二氧化硅、白铁矿组成的白烟囱形成。温度为350时，会形成堆积着暗硫化物(如磁铁矿、闪锌矿、黄铜矿等)的黑色烟囱。

在我国，已初步确认的近海冷川区主要有7个，东海只有冲绳海槽1个冷川区，南海海域分布6个，大西南海域东沙群岛西南海域东沙群岛东北海域信号海域南沙区和西沙海槽区被发现。

8. 揭秘中国对大洋深处的探寻有什么

16世纪人类进入海洋，21世纪人类深入海洋。

经过长期努力，特别是党的十八大以来，以“蛟龙”号载人潜水器、“科学”号科考船投入应用为代表，我国快速挺入“国际深海俱乐部”。一批批海洋科考的“神工巧匠”前赴后继、齐心勠力，驾驭着各式国产“神器”，将一幕幕深海“神奇”呈现在世人面前……

冷泉附近同样有大量生物，其生存之道与热液区类似。不过，它们的共生菌依靠的主要是甲烷。

“神奇”四：古老珊瑚与调皮“小飞象”。

随着我国海洋科考的足迹向深海不断延伸，一个个未曾露面的神奇海底生物展现在世人面前：

高1．6米、宽3米的一株巨大的柳珊瑚，是“科学”号派出的“发现”号遥控无人潜水器在西太平洋卡罗琳海山发现的。

虽然尚未确认这株柳珊瑚的确切年龄，但据科研人员介绍，它的年龄可能已超过1万年。目前全球发现的深水珊瑚最长寿命约为4200岁。

在西太平洋的卡罗琳海山，“发现”号还抓取了一只“萌萌哒”的深海“小飞象”，它的两个鳍如大象的两个耳朵，在水中摇曳。其实这只“小飞象”和预测世界杯的“保罗”是一家，都是章鱼，只不过“小飞象”是烟灰蛸属章鱼，非常罕见。

不只是古老珊瑚、调皮“小飞象”，茫茫深海中还有许多神奇生物，它们正逐渐被揭开神秘面纱。

2014年至2017年，我国科考人员在对西太平洋3座海山的探寻中，采集到深海巨型及大型底栖生物样品740多个，种类达400多种。

在深邃的海底，还有更多神奇生物，等待人们去发现。

“神器”：打造中国“深海系”装备阵容

探寻海底神奇，离不开“探海神器”。

从气候适宜的陆地进入高压、黑暗的深海，每一次新发现的背后，都离不开我国自主研发的各式“探海神器”。没有船舶和装备，就无法进入深海、探测深海，只能“望洋兴叹”。

“神器”一：“深海勇士”伴“蛟龙”。

2012年，我国自主研发的“蛟龙”号载人潜水器海试成功，创造了世界作业类载人潜水器最大下潜深度7062米。“蛟龙”号先后在南海、东太平洋、西南印度洋、马里亚纳海沟等七大海区开展了152次下潜，获得高质量的珍贵地质与生物样品3800多件。

今年10月，4500米级“深海勇士”号载人潜水器海试成功，成为“蛟龙”号的“小兄弟”。“深海勇士”号成功实现潜水器核心关键部件全部国产化，为我国万米级全海深载人作业型潜水器研制奠定了坚实基础。

今年，中国科学院沈阳自动化研究所牵头研制成功6000米级缆控无人深潜器（ROV）和4500米级无缆自治深潜器（AUV）“探索”号。

其中，“探索”号今年7月在南海与“发现”号ROV实现了深海交会拍摄，这也是我国首次实现这两类潜水器交会拍摄。

“神器”二：“诊脉”有“白龙”。

明年我国主要受厄尔尼诺还是拉尼娜影响？南涝北旱还是南旱北涝？……人们关心的这些问题，都与海洋密切相关。我国自主研发的“白龙”浮标就是大海的“诊脉器”，为全球天气和气候预报提供实时数据。

“白龙”浮标是我国自主研制的7000米级深海气候观测系统，目前已在印度洋成功布放了3套。

“白龙”浮标可以观测海表气温、气压、风速风向、相对湿度、雨量、长波和短波辐射等大气要素，还可实时采集海洋表层至深层海水温度、盐度、海流、溶解氧等重要海洋参数。这些数据实时传输回陆地岸站，并同全球共享。

“神器”三：“无舵”科考船能像“螃蟹”横着走。

进入深海大洋的必备条件就是船。某种程度上，船坚才能“无往不利”。

不仅能适应复杂多变的远洋气候，还能精准操控，我国新一代远洋综合科考船“科学”号就是这样的佼佼者。只要海况在5级风、2节流以下，“科学”号就能在一个精确坐标保持不动，误差不超过2米。

船艏和船艉还装了侧推装置，船能原地360度转圈，驶离码头时还能像“螃蟹”一样横着走。

“科学”号实现了自动化驾驶和无人值守机舱，驾驶室已经没有了舵，取而代之的是各类电子按键。

在“科学”号之后，我国又建造了“向阳红01”和“向阳红03”船，它们在“科学”号的基础上进行优化，被称为“科学”号的“姊妹船”。明年1月，“向阳红01”将与“雪龙”号在南极开展协同科考作业。

“神匠”：“深海梦想”驱动的科技创新

探寻深海“神奇”，操作下海“神器”，离不开过硬的技艺。

一群心怀深海科研梦的人，穿梭在各个大洋之间，苦练独家“神技”。他们中，有精益求精的耄耋老人，有青春阳光、逐梦追风的“80后”“90后”。

八旬院士坚守一线掌舵：

今年81岁的中国工程院院士徐芑南，是“蛟龙”号的总设计师。退休6年后，他毅然放弃颐养天年的悠闲生活，带领团队完成了7000米载人潜水器“蛟龙”号的研制工作，使我国步入世界深潜先进国家行列。如今，耄耋老人徐芑南，依然活跃在世界深潜事业的前沿，向着万米深潜的新目标继续进发……

海归英才担纲装备研发：

36岁的张鑫，2009年从美国博士毕业到中国科学院海洋研究所工作。8年间，他带领科研团队研发了包括拉曼光谱仪、深海着陆器、热液／冷泉流体保真取样器等十几件海洋科研装备，不少技术指标国际领先。

“85后”勇担首席科学家：

汪嘉宁是一名“85后”，但却是我国西太平洋潜标观测网的“现场总指挥”。由他担任首席科学家的2016年热带西太平洋综合考察航次，解决了潜标数据实时化传输的世界难题。他还和科考队员一起，刷新了单一航次布放、回收深海潜标观测设备数量最多的世界纪录。

“载人深潜英雄”傅文韬：

3000米、5000米、7000米……驾控着“蛟龙”号，我国首批两名潜航员之一的傅文韬完成了一次次大洋深潜，创造了世界同类型载人潜水器深海下潜的新纪录，获得党中央、国务院授予的“载人深潜英雄”称号。

创造纪录只是起点。在创造了一项项新纪录后，傅文韬作为主驾驶又多次与科学家们一起潜入大洋深处，精细熟稔地操作着“蛟龙”号机械手，为我国深海科考带回珍贵的视频资料、生物及矿石样品。

陆地已经无法满足人类了。