绵延上千公里，海底惊现巨型鲸类“墓地”
鲸类化石。
■本报记者 冯丽妃
一鲸落，万物生。深海最迷人的一个生态系统是鲸落——鲸类尸体沉入海底后形成“生命绿洲”，供养着各种生物，也成为人类探索深海生命的重要窗口。
6月10日，中国科学院深海科学与工程研究所（以下简称深海所）的科学家与意大利比萨大学、新西兰地球科学研究所合作，在《自然》发表研究成果——在印度洋东南部迪亚曼蒂纳深渊发现了大量鲸类化石及完整的鲸落生态系统。该区域水深4616至7001米，绵延约1200千米，大范围堆积着鲸类遗骸，不仅留存大量距今530万年的远古鲸类化石，还分布着活跃的现代鲸落生态系统。
“可以用多个‘最’来描述这个鲸类墓地：地理范围最大、深度最深、在同类遗址中已知年代最久远。”美国马里兰州卡尔弗特海洋博物馆研究员斯蒂芬·戈弗雷在配发的观点文章中评价道。
深海奇观
2023年1月1日至3月12日，依托“探索一号”科考船和“奋斗者”号载人深潜器，深海所科学家与合作者在迪亚曼蒂纳带开展作业。迪亚曼蒂纳带最深区域是西北部的多德雷赫特深渊。在航次的第三个潜次，研究团队在多德雷赫特深渊近7002米水深处发现鲸类化石，它们半掩埋在软沉积物中，表面覆盖着黑色铁锰氧化物。此前，学界从未报道该区域存在鲸落。
首次发现后，研究团队先后开展32次下潜，绘制鲸落与化石的分布规律，了解其生态系统组成。在绵延1200千米的海底，他们记录、采集了476处鲸落化石堆积点和5处活跃的鲸落，使这里成为迪亚曼蒂纳带的一处生态地标。
研究显示，其中5处现代鲸落已经处于化能自养阶段。这是鲸落生态系统演化的第三个阶段——经过清道夫阶段的软组织吞噬、机会主义阶段海洋蠕虫和甲壳类定居繁殖后，细菌开始分解鲸骨骼内的脂质储备，释放硫化物，让化能合成生物繁衍生息。此后将进入岩礁阶段，这时有机物已从鲸类身上全部消除，只剩骨骼中的矿物质，鲸骨成为其他常见深海底栖生物，如海葵、海百合等的附着基底。
如今，鲸落表面覆盖着浓密的白色菌席与食骨蠕虫，表明已在海底停留较长时间。其中一具喙鲸遗骸仅保留3节椎骨，位于多德雷赫特深渊水深6789米处，是目前已知最深的现代鲸落群落。最大的一具鲸落长5米，研究团队通过听骨形态与线粒体基因组判定它来自一头南极小须鲸。
这些现代鲸落中栖息着种类繁多的生命。研究团队鉴别出35种体长超过0.5毫米的大型底栖生物，以环节动物、甲壳动物、软体动物为主，还包括刺胞动物和线虫。体长数厘米以上的巨型底栖生物中，食骨蠕虫、腹足类、囊螂蛤以及海蛇尾占有优势，局部密度可达每平方米2840只。
“本次采集的生物样本中，绝大多数疑似为科学上的新物种。”深海所研究员彭晓彤与合作者在论文中指出。目前，研究团队已获得21个物种的分子测序，其中仅有一种深海囊螂蛤可通过基因比对鉴定至物种水平，其余仅能结合形态特征判定至属或科一级。从鲸骨上采集到的3种海蛇尾，与鲸落周围沉积物中的其他海蛇尾种类完全不同，证明其高度特化，可能仅栖息在富含有机质的鲸骨基质上。在5609米与5634米水深处观测到的木栖海星“海菊花”，创下该科已知的最深栖息纪录，也是首次在鲸落环境中发现。此前海菊花仅见于木落表面与热液喷口周围。
除了现代鲸落，研究团队还发现了大量远古鲸类化石。他们对43件鲸类化石开展古生物分析，鉴别出5种喙鲸、1种须鲸。大部分喙鲸化石仅保存了头骨，分属两种现存喙鲸——安氏中喙鲸与长齿中喙鲸。这两种鲸今天仍然栖息在印度洋东南部海域。
研究团队还发现了两个已灭绝的喙鲸属——翼喙鲸属与伊齐科喙鲸属。它们最初是通过南非近海海底拖网采集的化石发现的。翼喙鲸属是现代中喙鲸、瓶鼻喙鲸的远古近亲。这次发现的标本中，一种为本格拉翼喙鲸；另一种为新种，研究者将其命名为迪亚曼蒂纳翼喙鲸。
研究团队对33件鲸骨化石开展锶同位素分析测年，发现化石年代为距今526万年至12万年，表明迪亚曼蒂纳带的鲸落现象至少存在于530万年前的上新世早期。
戈弗雷认为，这项发现“足以比肩深海探索史上诸多里程碑式的重大发现”。“如同腔棘鱼、海底热液喷口的发现颠覆了人类对深海生命的认知，这片巨型鲸类化石‘墓地’的问世，也是一次独一无二的重大突破。”
成因之谜
研究发现，迪亚曼蒂纳带区域鲸类遗骸密度达每平方千米759.5具。若将这一实测密度外推到整个研究区域，则该区域鲸类残骸数量可能超过1000万具。这么多的鲸落与化石为何在此汇聚？
这项研究发现的最大鲸落源自一头南极小须鲸。南极小须鲸为环极地迁徙物种，向北洄游至澳大利亚南部海域，主要以150米以上浅层水域的磷虾为食。研究还发现另一种现生须鲸——塞鲸的化石，后者同样会季节性洄游至印度洋东南部，仅在50米左右水深捕食桡足类。这两种须鲸的遗骸出现在深渊，并非因为它们具备深潜习性，而是尸体沿着共同的迁徙通道最终沉降至这片深海海底。
绝大多数鲸类遗骸来自两种擅长深潜的中喙鲸，它们也是印度洋东南部的常驻物种。喙鲸专以深海鱿鱼、鱼类为食，常在大陆坡、海底峡谷、深海平原与海沟周边觅食。迪亚曼蒂纳带是喙鲸理想的觅食场。
“自然死亡叠加深潜带来的生理风险，可能是喙鲸遗骸在此大量堆积的核心原因。”研究团队写道，喙鲸演化出极强的深潜适应能力，常规下潜深度超过1000米，闭气可达1小时以上，最大理论下潜深度突破3000米。但它们若长期在3000米以下深海觅食，可能会超过生理耐受极限，大幅增加体力衰竭、减压病致死的概率。此外，迪亚曼蒂纳带特有的“V”形海底对沉降的鲸尸起到汇聚作用，进一步加剧了遗骸堆积。
至关重要的是，研究者表示，迪亚曼蒂纳带及周边布罗肯海岭的沉积速率极低，500万年内平均每千年仅沉积0.05至0.55厘米。这意味着骨骼遗骸在海底暴露时间延长，可能持续数十万年，部分遗骸暴露甚至超过数百万年。
同时，化石遗骸几乎完全是喙鲸的头骨——现存脊椎动物中，这类骨骼密度与矿物质含量最高，本身抗分解能力极强，而铁锰氧化物在骨基质内部和表面的逐渐积累进一步延长了保存时间。对于埋藏的骨骼，半有机质分解过程中还会发生自生碳酸盐沉淀，助力化石保存。
“正如其他著名的大规模化石堆积一样，持久性骨骼的特征与矿物环境共同作用，在这里形成了一场‘完美风暴’。”戈弗雷评论道。
“超级廊道”
“假设每头喙鲸的平均质量为2吨、脂质含量为25%，这些遗骸对应的总碳封存量约为670万吨。这一碳库所代表的碳输入量相当于该区域背景‘海雪’通量约4700年的累积量。”研究团队说。
这种规模庞大、持久存在并以脉冲形式输入的有机碳汇，使鲸落成为一种独立于稳定背景海雪通量的重要碳源，极有可能在区域尺度上重塑海底的营养结构，并长期影响底栖生产力和生物多样性。
同时，这项研究在多个角度具有里程碑意义。在迪亚曼蒂纳带6700余米水深发现鲸落群落，将鲸落栖息地的已知深度范围拓展了2500余米。
极端水深造成的地理隔离，催生了这片海域特化度极高的鲸落生物群落。这些发现不仅丰富了人类对深海无脊椎动物多样性的认知，也证明了深海鲸落生态系统存在独特的演化特征与适应性辐射现象。深海鲸落、冷泉、热液喷口生态系统共享化能共生双壳类、腹足类、铠甲虾等关键物种，存在紧密的生态与演化关联。这一结果支撑了学界假说：深海鲸落是依赖硫化物生物群的演化热点，也是深海生物跨区域扩散的“生物跳板”。
此次调查的鲸落沿西北-东南走向绵延约1200千米，构成一处此前从未被发现的“鲸落生态系统超级廊道”。这一大型生物地理单元对印度洋南部深海化能合成生物的扩散、种群交流与演化起到了至关重要的作用。
“过去人们对喙鲸的了解主要来自罕见的搁浅事件，长期以来对其种群数量、分布与生态习性知之甚少。此次发现大量安氏中喙鲸、长齿中喙鲸遗骸，为研究这类神秘鲸类提供了独一无二的样本。”研究者写道。而留存超500万年的鲸类化石更是一份连续的“演化档案”。迪亚曼蒂纳带鲸类化石群作为巨型深海化石遗址，为追溯上新世至今喙鲸的演化历程、古生态特征与种群动态打开了一个新窗口。
结合过往拖网捕捞回收的大量化石，研究者推测，类似的鲸类“墓地”可能存在于其他喙鲸的主要栖息地，如南非近海、伊比利亚半岛外海、克罗泽群岛与凯尔盖朗群岛周边。
“这项研究仿佛是一部‘史诗级’系列电影的先导预告片。我期待深海研究未来涌现出更多这样的‘大片’。”戈弗雷说。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1038/s41586-026-10546-z