深海采矿试验44年后，太平洋海底的食物仍未恢复

四十多年前，一台结核采矿机在太平洋海底犁出的沟痕，至今所含的食物仍少于周围海床。沟槽内的沉积物有机质含量更低、品质也更差，比不上几米外未受扰动的海底；而在食物最稀薄的地方，栖息的动物也更少。

这一点之所以重要，是因为同一片海域，位于夏威夷与墨西哥之间的克拉里昂-克利珀顿区，正是采矿企业希望以工业规模开始采集富金属结核的地方。科学家对深渊如何恢复的认识，大多来自短期实验。而这一次，实验是意外持续了四十四年，可生活在那里的每一种动物所依赖的食物供给，至今仍未回来。

这项研究由利物浦大学海洋生物学家蕾切尔·杰弗里斯（Rachel Jeffreys）领衔，发表在期刊 Elementa: Science of the Anthropocene 上，考察的是 Ocean Minerals Company（简称 OMCO）一次试验性采矿作业的场址。“值得注意的是，一次采矿试验过去44年之后，我们仍能检测到它的影响，”杰弗里斯说。

在3000至6000米深处的深海平原，食物以缓慢飘落的颗粒形式到来，这些颗粒从阳光照射的表层沉降下来：死去的浮游生物、粪粒，以及数千米之上一切生命残骸的碎片。论文称这种颗粒有机质是海底动物的主要食物来源，也是决定当地有多少物种栖息的关键因素。

一艘间谍船上的采矿机

试验发生在1979年。休斯·格洛玛探索者号（Hughes Glomar Explorer）原本是为美国中央情报局（CIA）秘密打捞一艘沉没苏联潜艇而建造的船只，它用由18米长管节拼成的钢制立管，把一台自航式采集器下放到海底。这台机器宽9米、长14米、高4.5米，重约100吨，靠阿基米德螺旋在约4700米深度的淤泥上行驶。

它的任务是把多金属结核铲起来，那是土豆大小、历经数百万年在海底生长的矿物团块。它们含有用于可充电电池、触摸屏和其他电子产品的金属，正因如此，铺满结核的克拉里昂-克利珀顿区才引来如此浓厚的商业兴趣。

采集器驶过之后，留下两道深深的推进沟，以及中间一条被刮得精光的海床带。2025年发表在 Nature 上的一项针对同一场址的研究发现，这些深0.2至0.8米、宽1至3米的沟槽，看上去与试验刚结束时拍摄的照片几乎一模一样。

他们是怎么做的

野外工作属于 SMARTEX（Seabed Mining and Resilience To EXperimental Impact）项目，这是英国资助的项目，由英国国家海洋学中心的丹尼尔·琼斯（Daniel Jones）和伦敦自然历史博物馆的阿德里安·格洛弗（Adrian Glover）领导。2023年，团队在科考船 RRS James Cook 号上待了一个月，在旧试验场上方作业，用遥控潜水器勘测履带痕迹，并在约4800米深处采集沉积物样本。

他们采集了三类海底：采集器履带本身、紧邻履带的水羽区（机器搅起的沉积物在此重新沉降），以及从未被触碰的对照点。在配套的 Nature 研究中，水羽区样本取自距履带约10米处，对照区则约在2公里之外。

对每一根柱状样，团队都测量了沉积物含有多少食物、品质如何。总有机碳和氮反映数量。稳定碳、氮同位素，标示物质来自何处、降解到何种程度的化学指纹，说明品质。脂类生物标志物同样如此，即沉积物中的脂肪，包括深海动物生长和繁殖所需的 omega-3 脂肪酸。研究人员还测量了沉积物颗粒的大小，并把所有这些数据与同一片海底的静态照片和视频中的动物计数作比较。

只数动物，能看出少了什么；测量食物，则能看出可能的原因。

履带里缺了什么

在采集器履带内部，有机质的数量和品质都低于周边区域，而且样本与样本之间的差异更大、分布更不均。履带内的颗粒粒径也与外部不同，有机质的分布格局随之变化。机器改变了沉积物本身，而被改变的沉积物只能提供更差的“伙食”。

动物跟着食物走。有孔虫（带壳的单细胞生物）、异生虫（能长得比硬币还大的巨型单细胞生物）以及大型动物（大到能在照片中看清的动物）的密度，在对照点和有机质品质最高的水羽区更高。水羽区只是被重新沉降的沉积物薄薄覆盖，看起来与未受扰动的海床十分相似。破坏集中在采集器真正驶过的地方。

“有机质数量和品质的变化，可能影响海底生物可获得的食物，进而影响生态系统从扰动中恢复的方式，”杰弗里斯说。

为什么四十四年在海底算不上长

深渊运行在另一套时钟上。根据针对该场址的 Nature 研究，克拉里昂-克利珀顿区的自然沉积速率是每一千年只增添1.5至11毫米的新物质。即便按其中最快的速率，四十四年也只沉积约半毫米，远不足以掩埋一道伤痕，或补回采矿机扰动掉的那一层。

由琼斯领衔的2025年 Nature 论文，在履带中记录到一些恢复迹象。栖居沉积物中的蠕虫、甲壳类和软体动物回来了，密度略低但总体相近；能移动的海参聚集在沟槽里；直径超过50毫米的新异生虫已在每平方米约八只的水平上定居。但固着生活的动物，比如海绵，在被扰动过的海底依然稀少。新的 Elementa 论文在这些计数之下又添了一层：履带中的食物供给仍然贫乏，而动物数量也随之变化。

它没能回答的问题

OMCO 的试验规模很小。它只扰动了几条狭窄的履带，而商业作业会在多年间扫过远为广阔的区域。Nature 研究的作者指出，现代采集器的某些设计可能比1979年的机器造成更少的物理破坏，因此未来影响的范围和形态，并不是把这一次简单放大就能推算的。

这项研究还只基于一个场址。杰弗里斯说，还需要更多工作来了解有机质在更广阔的克拉里昂-克利珀顿区内如何变化，该区域横跨数百万平方公里，深度、沉积物和食物供给各不相同。

食物与动物之间的联系是一种相关性。在三类海底之间，动物密度随有机质品质起落，这符合“伙食更差则种群更低”的想法，但研究并未直接检验这一因果。结核本身的丧失，许多动物把它当作硬质表面栖身，也在同一片海底上起作用。

关于深海采矿与海底恢复的常见问题

什么是克拉里昂-克利珀顿区？

它是太平洋东部和中部的巨大深海平原，位于夏威夷与墨西哥之间，深度多为四到六公里。其海底覆盖着多金属结核，富含电池金属、土豆大小的矿物团块，这使它成为拟议深海采矿的主要目标。

海底从深海采矿中恢复需要多久？

没有人知道完整答案，但 OMCO 试验场显示，有些损害至少持续数十年。一次试验过去四十四年，履带看上去几乎没变，固着动物依然稀少，沉积物中的食物仍少于周围海床。

为什么有机质在深海海底如此重要？

几乎没有光能到达深渊，因此那里的动物依赖从表层沉降的有机颗粒。这类物质的数量和品质，包括 omega-3 脂肪酸等营养物质，决定了海底能养活多少动物、以及哪些物种在那里生活。

规则仍在书写之中

研究人员说，他们的结果表明需要进行长期监测，而有机质数量与品质的变化，应当纳入克拉里昂-克利珀顿区深海采矿的评估与监管之中。由于该区位于国际水域，任何商业采矿都归国际海底管理局管辖，而该机构仍在制定全面开采所需的法律、财政和环境框架。

“随着推进商业深海采矿的提议不断积聚势头，这些发现尤为重要，”杰弗里斯说。该论文于2026年11月2日发表在 Elementa 上，基于2023年初采集的样本，SMARTEX 项目仍在继续研究深渊生态系统如何应对采矿扰动并从中恢复。

参考文献：Jeffreys et al., “Long-term impacts of deep-sea mining on sediment organic matter quantity and quality,” Elementa: Science of the Anthropocene, 2026. DOI: 10.1525/elementa.2025.00106

标签: Clarion-Clipperton Zone, Hughes Glomar Explorer, SMARTEX, 多金属结核, 海底, 海洋