化能合成

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新知|不靠阳光也能活!我国打造“冷泉宫”探秘“冷泉居民”
齐鲁晚报· 2025-05-24 21:40
冷泉生态系统研究 - 冷泉是深海中的独特生态系统,位于2000米深海底,温度约2-4℃,压力相当于200个大气压,孕育600多种不依赖光合作用的生物[4][6] - 冷泉通过化能合成作用构建"黑色食物链",微生物将甲烷和硫化氢转化为能量,支持管状蠕虫、贻贝等生物群落,部分生物寿命超过200年[4][6] - 冷泉喷口持续释放甲烷和硫化氢,这些气体来自海底天然气水合物分解或地质活动,形成"地球的呼吸"[6] 中国深海科研项目 - 中国正在建设全球首个2000米级深海载人驻留实验室"冷泉生态系统研究装置",总投资26.6亿元,计划2030年建成[8] - 该实验室由水面保障母船、海底实验室和陆基保真模拟系统组成,可支持6人在海底连续工作30天,开展甲烷监测、生物基因测序等实验[10][12] - 海底实验室长33米、宽7米、高8米,由5个耐压球体串联,总容积相当于3个中国空间站核心舱,配备生命支持系统和应急逃逸舱[10][15] 冷泉科研价值 - 冷泉区储藏全球70%的可燃冰资源,中国南海预测资源量达744亿吨油当量,1立方米可燃冰燃烧值相当于164立方米天然气[18] - 冷泉微生物中20%-30%的菌株可产生抗菌、抗病毒活性化合物,在抗生素和抗癌领域展现出优异活性,构成潜在"蓝色药库"[18] - 冷泉甲烷渗漏量相当于全球年碳排放量的10%,但90%被微生物吸收形成天然碳汇,研究其释放规律有助于应对气候变化[16] 深海探测发现 - 中国"海马号"潜水器2015年在南海发现"海马冷泉",观察到可燃冰和密集生物群[8] - 近期中国科学院团队在南海1500米海底发现面积超4万平方米的冷泉生态区,含两个活跃喷口和多种深海生物[22] - 全球海洋可能存在900多处冷泉区,中国已探明7个近海冷泉区[20] 冷泉与热泉对比 - 热泉与海底火山活动相关,温度可达400℃,喷出酸性热液形成"黑烟囱"结构,含丰富金属硫化物[24][26] - 热泉生态系统以"地热合成作用"获取能量,可能代表原始生命发源地,盲虾等生物具有特殊耐高温机制[30][32] - 冷泉与热泉是深海两种截然不同的化能合成生态系统,分别支持独特的生物群落[24]
我国打造“冷泉宫”,探秘海底生命绿洲
齐鲁晚报· 2025-05-24 05:24
深海冷泉生态系统 - 深海冷泉位于2000米海底,压力相当于200头大象踩在指尖,温度低至2℃,形成独特的生命绿洲[3] - 冷泉生态系统不依赖光合作用,依靠化能合成支持600多种生物生存,包括3米长的管状蠕虫、贻贝、铠甲虾等[3] - 冷泉喷涌甲烷和硫化氢气体,这些气体来自海底天然气水合物分解或地质活动释放[4] - 冷泉形成"黑色食物链":微生物转化甲烷供养贻贝等生物,再被鱼类、章鱼捕食[4] - 冷泉生物生长缓慢,部分管状蠕虫寿命超过200年,堪称"深海活化石"[4] 中国深海研究设施 - 中国正在建设全球首个2000米级深海载人驻留实验室"冷泉生态系统研究装置",总投资26.6亿元,计划2030年建成[5] - 该实验室由水面保障母船、海底实验室和保真模拟系统组成,可支持6人在深海开展30天原位实验[5] - 海底实验室长33米、宽7米、高8米,由5个耐压球体串联,容积相当于3个中国空间站核心舱[5] - 实验室配备AUV和ROV等设备拓展探测范围,水面母船排水量9380吨,配备600吨级深海升降平台[5] - 保真模拟舱能模拟2000米水深压力,温度可调范围-2℃至30℃,用于养殖冷泉生物验证实验结果[6] 冷泉研究价值 - 冷泉甲烷渗漏量相当于全球年碳排放量的10%,但90%被微生物吸收形成天然碳汇[10] - 冷泉区储藏全球70%的可燃冰,中国南海预测资源量达744亿吨油当量[10] - 冷泉微生物中20%-30%菌株可产生抗菌、抗病毒活性化合物,具有药物开发潜力[10] - 冷泉可能与热液系统共同孕育地球最早生命形式,为外星生命探测提供参考[10] 中国冷泉发现 - 中国已探明近海7个冷泉区,其中南海6个,东海1个[11] - 2015年"海马号"在南海发现"海马冷泉",浅表层富含可燃冰[4][11] - 近期"蛟龙号"在南海1500米海底发现两处新冷泉喷口,面积超4万平方米[11]