深海的热液和冷泉是近年来国际海洋科学考察和研究的热点，因为热液区和冷泉区有非常特殊的化能生态系统，颠覆了人们“万物生长靠太阳”的传统认知。

    冷泉生物群落的结构与热液环境生物群落的结构十分类似，都以从海底溢出的气体（甲烷、硫化氢等）与沉积物和海水中的物质进行氧化还原反应释放的化学能作为最初的能源，这是热液和冷泉生物群落的最初驱动力。氧化还原反应释放的部分能量被甲烷细菌、硫化细菌等化能微生物所固定和利用，化能微生物成为群落的初级生产力，是群落的第一级营养级，也就是这种化能生物群落中食物链的第一环。

    群落中的优势种或者叫作景观种是大型（身体粒径在0.5～2.0毫米）或者巨型（身体粒径>2.0毫米）底栖动物。底栖动物与化能微生物共生，其身体表面或者身体内部为化能微生物提供生长繁殖场所，同时通过取食化能微生物及其代谢产物获得营养，是群落的第二级营养级，也是群落的次级生产力，即群落中食物链的第二环。冷泉群落常见的优势种/景观种有贻贝（如平额深海偏顶蛤）、白瓷蟹(柯氏潜铠虾)、阿尔文虾（如长额阿尔文虾）、帽贝、管虫，还有石鳖、海蛇尾、螺、鳞沙蚕等。以群落的景观种（优势种）为食物的是大型蟹类，即石蟹类。作为群落的顶级捕食者，石蟹类是群落中的第三级营养级，也就是这条食物链中的第三环。深海化能环境的物质、能量在食物链中的流动模式可简单表述如下：

    热液、冷泉气体通过氧化还原反应释放能量（驱动力）→化能微生物（初级生产力、第一营养级）→群落景观底栖动物（次级生产力、第二营养级）→石蟹类动物（最高营养级）。

    这与以太阳光的光能作为驱动力的阳光生物群落在能量来源上截然不同。以阳光作为驱动力的群落的初级生产力是由可以进行光合作用的植物和光合细菌来担负的，由它们通过光合作用完成对太阳光能量的固定，制造有机质，进而将能量和物质传递给以植物和光合细菌为食物的动物，大动物取食小动物，更大的动物捕食大动物，一级一级地将物质和能量传递下去，直到群落的顶级捕食者。比较而言，以太阳光作为能源的生态系统的营养层级、群落结构、食物链/食物网远比热液和冷泉的化能生态系统复杂得多。

    “万物生长靠太阳”的万物，是指以太阳光作为能源的生物群落中的生物，这样的生态系统也称为阳光生态系统；而在深海热液和冷泉环境以地球内部喷出或者溢出的气体通过氧化还原反应释放的化学能量，作为能源的生物群落构成的生态系统就被称为化能生态系统。由于深海漆黑一团没有太阳光，因此也称为黑暗生态系统。人类对黑暗生态系统的发现和认识只有短短的几十年时间，但证明了在黑暗的海洋深处，有很多生物不是靠太阳光提供的能源活着的。

    深海的热液、冷泉等化能环境有很多秘密，其中的生物及其食物网关系更令人着迷，对其深入研究将利于人类合理有效利用和保护这些珍贵的海洋资源。而除了化能环境，深海的海沟、海盆、海山、深渊等环境也存在着大量秘密。遗憾的是，迄今，人类已经考察过的海洋环境仅占海洋的5%，广袤的深海大洋还有更多的秘密等待着人类去探索、考察、研究。即使已考察的5%的海域，人类也并没有透彻理解其物理化学性质和生态系统运行机制。

    生命的起源、演化，地球的形成和演化历史等秘密，可能就藏在深海的化能环境当中。

    （作者系中国科学院海洋研究所研究员，全国海洋生物学首席科学传播专家。中国科普作家协会海洋科普专业委员会供稿）