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生活在海洋沉积物中的小型动物


□ 张青田

  即使没有亲眼所见,很多人也都相信水里有很多微小的、肉眼看不到的生物。而海水被海底的泥沙,即沉积物所包围着。那么,海洋沉积物里有没有小型生物存活呢?我们又该如何去验证我们的假设呢?

  一个故事

  麦金泰尔(Alasdair D.Mclntyre)是一位研究底栖生物的专家,在上世纪50年代末期,他做了一次关于近海泥沙中生物的科学报告,并回答了听众的提问。就在报告结束,他准备离开会场的时候,一位略显粗鲁的人找到他,希望重新讨论报告中关于筛网孔径的问题。

  在海洋生物调查工作中,工作人员往往用筛网来筛选生物,用不同孔径大小的筛网将生物分为不同大小的组,然后带回实验室分别进行分析。在海洋生物的采集现场,工作人员通常是没有足够的时间和条件来按照生物分类的方法进行分析的。不过当时的人们已经开始反对用2毫米孔径的筛网研究底栖生物了,麦金泰尔也不例外,他更喜欢用1毫米孔径的筛网。对于这个人提出的问题,麦金泰尔显得胸有成竹,因为他在研究中使用的筛网是0.5毫米孔径的,远小于当时大多数研究人员的标准。然而出乎意料的是,这位提问者并不满意,并且继续问麦金泰尔是怎么处理滤出的海水的。麦金泰尔耐心地解释道:滤出液会从船上排到海里。没想到这位提问者大声叫了起来:“你不知道吗?很多生物被水冲走了!”

  当时的麦金泰尔确实没有想到这一点,然而在随后的航次中,他采集了沉积物芯样,并认真分析了泥里的微小生物,结果完全证实了这位提问者的说法,从而也发现了一个全新的小型动物世界

  小型底栖动物

  事实证明,在看起来毫无空间的泥沙里仍然有很多小型动物,数量甚至可以达到惊人的程度。它们的个体非常小,在我们看来堪称微小的泥沙空隙却给它们提供了广阔的生存空间。其实,人们知道小型底栖动物的历史已经不短了,但是将小型底栖动物作为一个类群进行研究的历史并不长。“小型底栖动物( meiofauna)”一词直到1942年才由迈尔提出,用来定义一群运动或黏着固生、但形体比大型底栖动物微小的底栖无脊椎动物集群;此后,这一概念获得国际学术界的广泛接受并沿用至今。多年来,取样和分析仪器的进步帮助人们逐渐认识了这些生活在泥沙里的小型动物。

  目前研究人员普遍认为,凡是能通过0.5毫米孔径网筛且被0.042毫米孔径网筛所阻留的生物,都属于小型底栖动物;进行深海研究时,工作人员常将孔径下限的标准缩小为0.031毫米。目前,国内的此类研究对象主要是后生的多细胞动物,国外的研究还涉及一些原生动物。在海洋无脊椎后生动物的33个门类中,有22个门包含小型底栖动物,有些门只有小型底栖动物。其中,生物密度最为突出的是自由生活线虫和桡足类。

  近20年来,关于小型底栖动物的研究在基础生态学、污染生态学、生物多样性和系统演化等方面均取得了重要进展,为海洋生态系统动力学、生物地化循环和全球变化提供了重要参数。随着研究技术的不断进步和理论的日益丰富,小型底栖动物的研究也日渐深入。下面就让我们一起了解一下科学工作者是如何开展小型底栖动物研究的。

  研究过程

  小型底栖动物的研究可以分为两部分,一是出海采集样品,二是在实验室内处理样品。以下分别介绍。

  在野外采集生物样品的过程是非常艰辛的,不过采集小型底栖动物样品的工作量要比采集大型底栖动物轻松一些。首先是不必采集太多沉积物,因为同样体积沉积物中含有的小型底栖动物数量很多:其次是不必在现场冲洗,这样就节省了大量的时间和物力。采集样品的常用工具是芯样管,加工好的芯样管为内径2.2—4.4厘米的有机玻璃管,随沉积物类型的不同采用的芯样管内径也有差别。在潮间带或水浅的地方,可以直接用芯样管取样。千万要记住,在取样管拔出之前,一定要堵住管的上口,否则采集到的沉积物很难留在取样管里。在水深的地方,要借助箱式采泥器将沉积物采在甲板上,再用有机玻璃管从甲板上的采泥器中取样。这种方式也被称为“二次取样”。

  在现场还有两项重要的工作,即对样品进行麻醉和固定。将沉积物装入样品瓶后,要加入一定量的麻醉剂。这样可以避免生物因直接接触固定剂而发生蜷缩等现象,给后续的生物鉴定工作带来麻烦。选用麻醉剂的种类随生物种类的不同而异,对于小型底栖动物样品通常使用氯化镁溶液。通常情况下,在现场是没有时间进行生物分类和统计的,为了保证生物样品在分析前不腐败,就需要使用固定剂。固定剂主要是甲醛,待样品麻醉10分钟后,便可加入甲醛,这样就能在杀死生物的同时保持生物体的原有状态,以供实验室内的统计和鉴定工作。

  回到实验室后,要及时对采集的小型底栖动物样品进行清点和整理。为了快速有效地分析,通常还要依次做四个方面的工作:首先是染色,然后是分离,镜检计数,最后是制片和鉴定。

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摘自:大自然 2012年第03期  
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