太平洋西南部劳盆地纽阿水下火山的热液喷口喷出富含矿物质的水。随着水冷却，矿物质沉淀形成塔状“烟囱”。在 2016 年巡航“虚拟通风口”期间拍摄的图像。图片来源：太平洋海岸和海洋科学中心。
发表在《生态学与进化》杂志上的一篇新论文表明，深海采矿对主要热液喷口的破坏可能会对数百公里外的喷口场产生连锁反应。
这项研究由冲绳科学技术研究所 (OIST) 的科学家与日本海洋地球科学技术机构 (JAMSTEC) 和不列颠哥伦比亚省维多利亚大学合作进行，揭示了不同之处西北太平洋的喷口彼此相连。该研究还确定了对维持连通性特别重要的关键通风口，需要优先保护这些通风口。
“这些结果可以提供一个强大的工具，帮助政策制定者和矿业公司决定哪些地点应该受到保护免受采矿，”第一作者兼博士 Otis Brunner 说。OIST 海洋生物物理学组的学生，由 Satoshi Mitarai 教授领导。
热液喷口是存在于海底地质活跃区域的极端深海环境。这些喷口就像水下的间歇泉，从海底的裂缝中喷出富含矿物质的热水。尽管高温高压，这些通风系统仍然充满了奇异而独特的生命。这些喷口周围的这些生物，如螃蟹、虾和蠕虫，都依赖于细菌，细菌利用喷口的 化学能来制造生物质。
维持生命的富含化学物质的水域也使这些环境成为新兴的深海采矿业的一个有吸引力的目标。当从地壳中出来的化学物质遇到寒冷的海水时，它们会沉淀并在海底形成烟囱状沉积物，称为海底块状硫化物。
Brunner 说：“这些烟囱含有高质量和大量的金、银、铜和其他稀土矿物，我们需要这些矿物来满足我们对技术饥渴的社会的需求。”
然而，提取这些资源会破坏生活在该烟囱上的生物，并严重影响同一热液喷口内附近烟囱上的生物。
“每个热液喷口通常都有一些地方性物种，这意味着它们只生活在那里。因此，如果你移除或严重破坏它们的生态系统，你不仅会失去这些动物，而且会完全失去那个物种，”布伦纳说。
而现在，布伦纳的研究表明，对热液喷口生态系统的破坏也不太可能仅限于一个单一的喷口地点，而是可能影响数百公里外的其他喷口地点。
西北太平洋有冲绳海槽、伊豆波宁岛弧和马里亚纳海槽三个热液喷口亚区。连接喷口的红线表示有大量共同物种，而黄线表示物种相似性较低。图片来源：生态与进化（2022 年）。DOI：10.1002/ece3.9612
尽管热液喷口似乎彼此隔离，但许多热液喷口物种实际上可以在幼体阶段在洋流的帮助下从一个热液喷口分散到另一个热液喷口。如果它们设法到达另一个喷口，并且新喷口的条件相似（热液喷口的深度、喷口流体的化学成分、强度和热量可能有很大差异），那么这些生物就可以安顿下来并成熟到成年期。
这意味着，如果一个物种种群在一个热液喷口被消灭，那么在幼虫曾经分散到的另一个热液喷口的同一物种的种群也将受到威胁。
在他的研究中，布鲁纳考察了西北太平洋三个次区域的喷口位置——冲绳海槽、伊豆-小波宁弧和马里亚纳海槽。他通过比较通风口共有的物种数量，推断出每个通风口与其他通风口之间的联系。
通过根据物种数据创建网络，Brunner 和他的同事确定了哪些喷口地点是每个次区域内的重要枢纽。
发现 Sakai 和 North Knoll Iheya Ridge 这两个发泄地点对于维持冲绳海槽次区域的连通性最为重要，应优先保护。
“不幸的是，Sakai 和 North Knoll Iheya 通风口位于冲绳海槽的中部地区，这是一个特别适合采矿的地区，”Brunner 说。“但是，对这两个地点的任何干扰都会对日本各地热液事件中的所有物种产生特别强烈的影响。”
对于伊豆小波宁弧和马里亚纳海沟，日光火山和爱丽丝泉分别是最重要的枢纽。目前没有兴趣在这些地点进行深海采矿。
该研究还确定了将冲绳海槽和马里亚纳海沟与伊豆-小波宁弧连接起来的连通路径。然而，这些联系只发生在少数热液喷口，包括位于采矿区内的冲绳海槽中的 Daisan-Kume Knoll。这里的采矿活动可能导致整个西北太平洋地区的网络崩溃。
最后要注意的是两个异常的喷口地点，Sumisu Caldera 和 Minami-Ensei Knoll，它们与该地区任何其他喷口的连通性都很低。这些喷口与西北太平洋的其他喷口有着截然不同的特征，许多生物都是这些地方特有的。
“在这些喷口采矿不太可能影响其他人，但它们是非常独特和脆弱的生态系统，也需要加以保护，”布伦纳说。
编辑：付鹏
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