在压力下

很少有生物体自然暴露在低压下的情况，但高压是一种比我们想象的更常见的危害。生活在地球表面以下岩石和沉积物中的生物很可能处于压力之下(参见“地下世界”一节的第2章)。对这些生物的研究还处于初级阶段。然而，我们对另一个主要的高压环境——深海(见第二章“寒冷的深海”)的了解要多得多。深海被认为是深度在1000米以下的海洋的体积。海洋覆盖了地球表面的71%，平均深度为3800米。就体积而言，深海占生物圈的75%。这使它成为地球上最大的环境，或者更确切地说是一组环境，但它是最不为人所知的环境之一。由于静水压力每在10米深处增加1个大气压，生活在深海的生物必须应付非常高的压力的碾压力——在其最深处可达1100个大气压。然而，压力并不是生物面临的唯一问题。 The deep sea is constantly cold (2-3 °C), dark and nutrients are in short supply since it is a long way from the primary productivity of the phytoplankton in the surface waters. Deep-sea organisms have to rely on nutrients drifting down to them. In some places, though, heat and/or food are available thanks to geothermal activity or the seepage of methane (see Chapter 2, 'Hot vents and cold seeps'). Pressure is, however, a pervasive feature of the deep sea. How do the organisms which live there cope with its crushing forces?

压力的影响

深海生物不会被高压压碎，因为它们体内的压力与体外的压力相同，但它们仍然需要适应高压环境。生化反应伴随着体积的变化。如果一个反应导致体积增加，它将被压力抑制，反之，如果它与体积减少有关，它将被增强。因此，深海生物需要在它们的代谢反应之间产生不同于水面生物的平衡。压力对蛋白质和细胞膜的结构也有影响。高压通过将膜中的分子挤压在一起而降低了膜的流动性。压缩也可能影响蛋白质的构象(折叠)，从而降低其生物功能的效率或完全停止。最终，高压会使蛋白质变性。

大多数栖息在浅深在高压的作用下迅速被破坏而死亡。微生物更简单，耐受性更强，如果它们从通常的浅层栖息地沉到深处，可能仍能存活。相反，适应深海的生物如果暴露在海面较低的压力下可能无法生存，一些动物甚至会在从海底升起时摔成碎片。气体在高压下溶解在水中的能力增强。如果压力降低，气体会从溶液中释放出来，就会产生问题。如果潜水员过快浮出水面，就会导致减压病(减压病)。一些深海细菌含有充满气体的空间(液泡)，如果它们被带到水面上，它们会膨胀并将生物体吹散。这些影响给深海生物的研究带来了困难，这就要求开发出一种装置，使它们在被抬升到海面时能够保持在深海所承受的压力。海洋生物学家使用prat

(压力保持动物陷阱)，以及其他设备，以维持深海生物在游到水面供实验室研究期间的生理状态。

深海生物

两种主要的深海栖息地已被确认。远洋生物生活在水柱中，而底栖生物生活在海底或海底下面。在世界上25000种鱼类中，只有15%生活在深海。考虑到栖息地的范围，这是一个相对较低的鱼类多样性，这可能反映了营养物质的低可用性和生活在那里的其他问题。几乎所有主要的鱼类种群都有栖息在深海的物种，尽管它们往往是由出现在鱼类进化早期的种群所主导的。为了满足这种环境的要求，需要进行特殊的调整。在深海栖息地也发现了许多不同种类的无脊椎动物，底栖无脊椎动物的多样性非常丰富(见第2章“寒冷的深海”)。

来自深海的微生物的鉴定是复杂的，因为许多生活在表面的微生物如果沉入海底，它们会保持活力，但会休眠。因此，任何深海沉积物样本都将包含来自其上方整个水柱的生物代表，以及那些特别适应在那里生活的生物。微生物学家区分了在高压下生存的耐压性(也称为耐压性)生物体和在高压下生长最好的嗜压性(亲压性)生物体。压耐菌不能在500个大气压以上生长，在1个大气压下生长最好，而压嗜菌的最佳生长发生在400个大气压以上。分离出的最嗜压细菌之一在700-800个大气压的压力下生长最好。它在高达1035个大气压时继续增长，但在低于350个大气压时完全不会增长(图6.1)。来自日本海洋科学技术中心的DEEPSTAR小组已经从马里亚纳海沟和其他深海地点分离出了几种细菌菌株。这些包括

piezophile

压电亲压性极限压电亲压性

继续阅读:胃是自然的极端环境吗

这篇文章有用吗?

0 0