幻想:海洋高等文明

通常认为,海洋中难以产生高等文明,即使是海豚这种智慧生物也是十分难得的,而事实上,它们的智力也是无法与灵长类动物相匹敌的。主要有这么几个因素:

1.海洋的生物生产力低,也就是说海洋生态系统可以生成的有机物/能量偏少,到达高等智慧生物那里的更是少之又少。有报告称,热带海洋的生产力与陆地上的沙漠接近。

2.海洋中火的使用十分困难。霍金在《时间简史》中说:

“你能指望一群海豚在一个山崖底下生一把火把鱼烤熟了,来结束茹毛饮血的蛮荒状态吗?”

3.海洋中的生态环境过于稳定,难以刺激进化。

我们总结一下会发现,无外乎进化和能量两个问题。首先,火的使用可以加工食物,使食物更容易消化,提高了对食物中能量的获取效率,火部分代替了一般哺乳动物的胃。其次,火还可以用来冶炼金属,制造工具,在大海里实现这些太难了——况且一般火焰可以冶炼的金属(铜、铁、锡等)在海水里过不了几天就会锈蚀殆尽!如果这些条件达不到,一个物种很难从一般的智慧生命进化出文明,遑论发展出高级文明。

我们来看看人类的科技树是怎么发展的:

1.旧石器时代

火,数十万年前

石器、骨器、木器,数十万年前

2.金属时代

青铜工具,公元前6000年前,两河流域

铁制工具,公元前1500年,安纳托利亚半岛

3.工业时代开始

珍妮机,18世纪60年代,英国

纳米材料技术,20世纪60年代,欧盟

我们可以看出,人类的科技注重对宏观物质的掌控,难以控制微观层面的物质。人类可以使用火烧出砖头,锻造金属,制造高大的摩天大楼,制造万吨巨轮,却对哪怕是生物大分子层次的材料控制感到力不从心。关键在于火和人的手更善于改变“实体”——比如金属和石头,我们善于使用火来改变外物,用外力改变外物。那么我们可不可以使用自身的力量呢?

当然可以了。科幻电影里,异形的酸液可以腐蚀人类的高强度合金,如果条件允许,为什么进化不能做到这一点呢?

我说过,火代替了胃的部分功能,那么如果海豚拥有一个足够强大的胃,可以达到与火同样的能量转化效率呢?这需要借助于酶,一种极其高效的,可以配合胃酸等消化液同时进行的酶。

我们来假设一个和地球差不多大的星球,就叫它布鲁迦姆(Bluquam,蓝色之海)吧。它的半径接近地球,只是表面覆盖了几十公里深的海洋。海底火山活动剧烈,板块交界处形成了布鲁迦姆表面仅有的一些陆地,都是海底山脉露出海面形成海拔几千米的一连串孤岛,错落在无风带中。在洋底的黑烟囱(深海热泉)旁,诞生了最初的生命。


深海热泉示意图,图片来源见水印

海底热泉,亦作海底热液系统(Submarine Hydrothermal System),是从海底喷出经由地热加热过的水及其裂缝喷发口。通常发现于火山活动频发、大陆板块移动的地区及海盆、热点附近。常见陆地类型为温泉、火山喷气孔和间歇泉。在海底常会形成海底烟柱,相对于同样深度的其他海底地区,海底热泉附近通常生物更为繁盛,它们倚靠分解热泉中流出的矿物质为食。化能合成细菌和古生菌形成了此处食物链的最底层,支持着多样化生物,包括巨型管蠕虫、一些蛤蜊和节肢动物的生存。(来自维基_深海热泉

首先是原始的嗜热、嗜盐、嗜酸生物形成,成为生产者。至于上层海水,尽管具有良好的光照条件,但是热带地区贫瘠的浅海告诉我们,由于缺乏地球的那种陆地来源的营养盐补充,这里的生物种类将会十分贫乏。同时大量海水的存在使得底层的地壳活动极为剧烈,反而降低了下层海水的生态承载力。

在这种扭曲的生态环境里,一方面是丰富的海底地热和营养盐,另一方面是过度频发的地壳活动,这使得有关群落定居的决策能力变得弥足重要,同时为了适应和抵抗这种热、酸、盐并存的极端环境,生物的能量转化必须也变得极端——效率极端地高,配合族群高度的、精确的迁移,这样的生物才会成为食物链的顶端。既然说到食物链,那就必须考虑一下这种基于深海热泉的生态系统。首先我们来看地球上的深海热泉生态系统:

许多深海生物只能依靠海地的沉积物为生。深海热泉为这些生物提供了栖身之所,海底热泉附近的水体富含矿物质及细菌。因此其附近通常会聚集著端足类和桡足类生物,更大型的生物还有鱼类、甲壳纲生物、管蠕虫和章鱼。

巨型管蠕虫(Riftia pachyptila)如下图所示:

By NOAA Okeanos Explorer Program, Galapagos Rift Expedition 2011 (Flickr NOAA Photo Library) [Public domain], via Wikimedia Commons

巨型管蠕虫可长达2.4米,是深海热泉附近最重要的生物之一。它们没有嘴和消化道,依靠它们自身组织中的细菌生产的养分为生,每盎司管蠕虫组织中约有2850亿细菌。管蠕虫红色的羽状组织中含有血红蛋白。血红蛋白和硫化氢结合,并且转移到生活在管状蠕虫体内的细菌。细菌回报给管蠕虫含有碳化合物的养分。

深海热泉的物质循环如图所示:

By originally uploaded by en:user:Brian0918 (English Wikipedia, here) [Public domain], via Wikimedia Commons

惯常而言,深海热泉的生态系统受制于生存环境的狭小和生存的困难,以及往往会演化出一个倾向于合作的生态模式,大型捕食者也无法存在于此,最多只会有一些小型的捕食者(蟹类),且生命形态特异于这种狭小的、缺乏广谱性的生态环境,是成不了大气候的。但在我们看来,这最多只能说明,海洋中难以诞生智慧生命,但并没有说不可以。也许只是突变的结果,一种有很强迁徙能力的动物,拥有了极强的营养盐转化系统(最通常的理解方法就是一个极好的胃),可以迅速地在熔岩密布的海底四处迁移,获取能量,然后在海底生物不容易到达的一些区域,比如远离热泉的较浅的海水中繁殖、抚育后代。与火和人类的相互促进一样,高效的营养盐转化系统进化成某种高效率的消化器官,给智慧的进步提供了能量,不断的迁移使它们摆脱了单纯的热泉营养盐摄取,开始进食,向浅层海水进军。

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