我曾潜入数百个水下洞穴,搜寻新生命形态。

我的主要研究重点是搜寻未被发现的物种——主要是白色、无眼的甲壳类动物。

也许当你想象一位大学教授做研究时,会想到试管和烧杯,或者在昏暗的图书馆里翻阅古老的文稿,又或者到野外考察新的农作物种植技术或动物繁育方法。这些都是很好的、扎实的研究,我向它们致敬。

然后,还有我所做的——洞穴潜水。为了研究沿海咸水洞穴及其海洋动物群的生物学和生态学,我和我的洞穴潜水伙伴会潜入地下和水下,探索这些独特而充满挑战的生态系统。我们常常去到没有人去过的地方。虽然最高的山峰可以从飞机上看到,深海可以用声纳绘制地图,但洞穴只能亲身体验才能探索。

在过去 40 年里,我已在全球各地,从澳大利亚到地中海,从夏威夷到巴哈马群岛以及整个加勒比地区,探索了超过 1,500 个这样的水下洞穴。这段经历令人惊叹。当你身处一个漆黑、长达 20 英里(约 32 公里)的洞穴中,下潜 60 到 100 英尺(约 18 到 30 米)时,你永远不知道转过下一个弯会看到什么。

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来自巴哈马伊柳塞拉岛的 the remipede Cryptocorynetes elmorei。蠕足类仅在跨越大西洋两侧的洞穴和西澳大利亚印度洋沿岸的深层咸水层中发现。Tom Iliffe, CC BY-ND

我的主要研究重点是搜寻新生命形态——主要是白色、无眼的甲壳类动物——它们已特化适应了这种完全黑暗、食物贫乏的环境。洞穴潜水是我们调查中必不可少的工具,因为我感兴趣的洞穴都充满了水:通常水面有一层淡水或半咸水,然后在 10 到 20 米或更深的深度是海水。

除了背上你的水肺气瓶跳进去,没有其他方法可以进入这些未探索的区域。

科研如同极限运动

洞穴潜水可能出现的危险,其列表可以填满你的日程安排表。

设备或照明故障、气瓶漏气、断裂的导向绳、迷路、洞穴坍塌、扬起的泥沙导致能见度为零、有毒气体混合——你懂的。

这是可能关乎生死的野外考察。多年来,我经历过几次险情,并且不幸地,在洞穴事故中失去了一些优秀的朋友和研究人员。

Tom Iliffe
Tom Iliffe 在百慕大悬崖池做侧挂式潜水准备。这种潜水方式不是将气瓶背在背上,而是将气瓶挂在腋下,这样就可以通过洞穴中的狭窄通道,否则这些通道将无法通过。Gil Nolan, CC BY-ND

说得轻描淡写一点,水下洞穴可能非常恶劣且不容犯错。其中一个名为“魔鬼系统”的洞穴,位于佛罗里达州中北部,在过去 30 年里已经夺走了至少 14 条生命,在佛罗里达州和墨西哥的其他地方也有类似的例子。

大多数时候,错误都归咎于人为,当潜水员不遵守应有的规则,或者缺乏洞穴潜水的基本训练和经验时。

我的家人已经习惯了我所做的事情并非总是易事。他们知道,我已经 69 岁了,我强调安全、身心准备充分,并且我严格遵守洞穴潜水的一条黄金法则——绝不单独潜水。我和我的同事们通常两人或三人一组进入洞穴,在潜水过程中时刻互相照应,以发现任何可能出现的问题,我们的潜水通常持续约 90 分钟,但可能长达三小时或更长。

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Tom Iliffe 在加那利群岛的一个熔岩管洞穴中使用他的 Megalodon 闭路呼吸器潜水。Jill Heinerth, CC BY-ND

冒死潜水换来重要发现

我们不仅在发现新物种,还在发现更高分类群的动物,包括一个新纲,以及,这些在地球上其他任何栖息地都未曾发现过。我们一些新发现的动物在大西洋两岸的类似洞穴或甚至地球另一边的(例如巴哈马与西澳大利亚)都有近亲。

虽然这些洞穴大多形成于石灰岩,但它们也可能包括由火山喷发形成的被海水淹没的熔岩管。令人惊讶的是,这两种洞穴栖息着相似的动物

在德克萨斯州西部的沙漠地区,我们的团队发现了美国最深的水下洞穴,深度达到 462 英尺(约 141 米)。

我实验室里的研究生们在研究各种各样的问题。他们正在揭示洞穴中化能合成过程的本质——微生物如何利用化学键的能量,而不是像光合作用那样利用光能,来生产有机物——以及它们对洞穴食物网的重要性。

其他学生正在研究洞穴沉积物中记录的冰河时期海平面历史,以及树根穿透水下洞穴的存在及其对上方热带雨林的重要性。我们发现了证据表明,大西洋两岸的洞穴动物的姐妹物种大约在1.1 亿年前随着构造板块运动导致大西洋开始张开而分离,同时还在确定环境和生态因素如何影响咸水洞穴动物的丰度和多样性

我们的研究具有重要的启示意义,特别是在濒危物种和环境保护方面。由于许多洞穴动物只生活在某个特定的洞穴中,而在地球其他地方都找不到,因此污染或洞穴的破坏可能导致物种灭绝。不幸的是,许多保护区和自然保护区的建立未能考虑到洞穴物种

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来自巴哈马阿巴科岛的蠕足类 Godzillius robustus。注意第一对附肢上深色阴影的毒牙。Tom Iliffe, CC BY-ND

一些发现可能是完全出乎意料的。例如,当我们对包括甲壳类和昆虫在内的各种节肢动物进行 DNA 测序时,数据显示(昆虫)六足类和蠕足类(一种仅在水下洞穴中发现的小型且神秘的海洋甲壳类动物群)之间存在强烈的姐妹群关系。这使得蠕足类在理解甲壳类和昆虫的进化方面处于关键地位。

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作者在洞穴潜水。Jill Heinerth, CC BY-ND

即使在我这个年龄,我认为我的洞穴潜水研究的风险是值得的。这就像《星际迷航》的格言一样成为现实——勇敢地去到前人未至之地。发现新海洋生命形式、看到前所未见的水下构造、巨大的洞室、无尽的隧道和深邃的峡谷、在地球上一些最蔚蓝、最纯净的水中游泳——我随时愿意接受这种研究及其带来的挑战。

是的,这可能会给学术界“发表或灭亡”的老话赋予新的含义。但我热爱它,并且我坦诚地说,我迫不及待地想进行下一次旅行。

Tom Iliffe 是德克萨斯 A&M大学海洋生物学教授。本文最初发表在The Conversation

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