第一节壮丽神奇的海洋奇观
海底平顶山
海底平顶山又称“盖奥特”。盖奥特这一称谓是发现海底平顶山的美国海洋地质学家H.赫斯于1942年10月为纪念他的瑞士地理老师而命名的。海底平顶山是位于大洋底部呈孤立分布的、顶部截平的、高出海底很大高度的圆锥形体。它的基底往往是过去的火山，上部是珊瑚礁体，礁体厚度可达1500米。平顶山大多分布在太平洋中，如瓦列里厄海底平顶山、约翰逊角海底平顶山、赫斯海底平顶山、林恩海底平顶山等。
海底平顶山的发现
第二次世界大战期间，为了适应海战的要求，需要摸清海底的情况，便于军舰潜艇活动。美国科学家普林顿大学教授H.赫斯当时在“约翰逊”号任船长，接受了美国军方的命令，负责调查太平洋洋底的情况。他带领了全舰官兵，利用回声测深仪，对太平洋海底进行了详细的调查，发现了数量众多的海底山，它们或是孤立的山峰，或是山峰群，大多数呈队列式排列着。这是由于裂谷缝隙中喷溢而出的火山熔岩形成的。这是人类首次发现海底平顶山，赫斯称它为“海滩”。1946年，赫斯正式命名位于200米深的平顶山为“盖奥特”。
海平面下的这些平顶山，就好像有一个天神抡起一把板斧，一斧下去，把山尖削了去。从外形看，平顶山是一个上小下大的锥状体。平顶的直径一般在5000～9000米，而基座为1万～2万米。从山顶到半山腰较陡，而从半山腰往下坡度变缓，呈逐级阶梯下降趋势。在世界各大洋中，太平洋中的平顶山最多，已经得到证实的就有150多个。在太平洋的阿留申海沟附近，离海面2700米的深处有一群平顶山；在马绍尔群岛，离海面1200～2200米处也有一群平顶山。太平洋中部的海山，距离海面多为1500米左右，而阿拉斯加附近的平顶山离海面只有四五百米。
对于平顶山的形成，可以分两方面加以解释：首先要解释平顶山锥的形成问题。一般认为海底平顶山是海底火山喷出物堆积的结果，也就是说，它们个个都是海底火山喷发形成的火山锥。这点已经得到证实。人们在平顶山找到了大量火山喷发岩——玄武岩。其次，要解释山锥平顶的由来。这个问题比较复杂，有多种说法。
按照最早发现海洋平顶山的赫斯的说法，原来平顶山是露出海面的火山岛，后来由于海水长时间的侵蚀，山头部分被“削”平，才形成今天的平顶山。为这个论点提供强有力证据的是，有人在平顶山顶部找到了一些磨圆度很好的玄武岩砾石。这些砾石的存在，说明平顶山曾经在一段时间里接近海面，受到过海浪的洗礼。因为，假如海浪能对碎石起到磨蚀作用，当时的海深顶多只有一二十米。而今天的平顶山顶已经在海下好几百米，甚至达1000米以上。在这个深度，海浪是无论如何也不会起到什么作用的。科学家们估计，在海浪对火山岩石进行磨圆的同时，也把火山的尖顶削平了。
另外一种说法是，平顶山的“平顶”是当年火山喷发后形成的火山口，由于当时火山口接近海平面，使大量珊瑚在四周繁衍，形成环礁。在漫长的地质历史中，死亡的珊瑚大量堆积在火山口一带，使火山口变平，最后形成了平顶山。
这两种解释孰对孰错，人们还没有达成共识。即使是第一种被大家比较容易接受的看法，后来也受到了严重的挑战。因为有人在调查平顶山的时候，意外发现山顶上的岩石比山脚下的岩石年龄要老得多。这就难坏了科学家们。因为按照地质学的基本规律，既然平顶山是多次海底火山喷发堆积形成的，那么，早期喷发物必然埋在山下，而较新的喷发物必然出现在山顶。
不管平顶山的成因如何，现在它都正日益受到人们的重视。渔民在远洋捕捞作业时，经常发现凡是平顶山所在的海区，多数都是鱼类成群的地方。这是因为，受海下突出地形的影响，海流在这里往往形成一股很强的上升流，上升流从海底带来大量有机质，是鱼儿极好的饵料。
海底烟囱
20世纪70年代以来，工业化生产一直保持迅猛发展势头，能源消耗连年递增，发达国家高耸入云的大烟囱夜以继日地喷涌着浓重的烟尘。对陆地有限的自然资源连续多年大规模机械化采掘和源源不断地燃烧已使其贮量日趋枯竭，为此世界各国纷纷将人类未来资源的希望倾注于海洋，并开始了海底探矿寻宝的热潮。自1977年10月美国伍兹霍尔海洋研究所所属深海潜艇“阿尔文”号在加拉帕戈斯群岛海域率先发现海底热泉生态区以来，海洋学家又先后在墨西哥西部沿海以北的北纬10°海底和北纬21°的胡安·德富卡海隆下勘察到大规模热泉区并分别进行过数次综合考察。胡安·德富卡海底热泉区中拥有多处喷涌升腾矿物质的黑烟囱。这些奇异的自然景观引起了科学家极大的兴趣和关注。
距西雅图以西483千米处的太平洋海下，胡安·德富卡板块不断与太平洋板块碰撞，因此造成沿胡安·德富卡海隆海底地层出现坼裂和扩张，地球内部源源不绝喷涌而出的熔岩冷却固着成新的海底地壳并将古老的海床置于其下并取而代之。海水在地心引力作用下倾泻深入地裂中，同时形成海底环流将熔岩中大量的热能和矿物质携带和释放出来。当炽热的海水再度喷射到裂缝上冰冷的海水中，其中的矿物质被溶解并形成一缕缕漆黑的烟雾。矿物质遇冷收缩最终沉积成烟囱状堆积物，地裂中的热液顺烟道喷涌而出形成景致奇异、妙趣横生的海底热泉。
加利福尼亚州蒙特雷水族生物研究所海洋地质学家德布拉·斯特克斯确悉，海底黑烟囱的构筑绝非仅仅是地质构造活动的结果。其中神奇莫测的热泉生物建筑师的艰辛劳作也功不可没，在热泉口周围拥聚生息着种类繁多蠕虫，其中管足蠕虫独具特色的生存行为特别引人注目。斯特克斯和助手特里·库克发现这些底栖生物在营造烟囱中起着至关重要的作用。
为查明黑烟囱的矿物成分，斯特克斯从3座黑烟囱内采集了部分岩心，经潜心研究后才揭示了其中奥秘。他们发现岩心上布满了含有硫酸钡亦称重晶石的凹陷管状深孔，研究人员确认这些管状孔穴是蠕虫长期生存行为的结果。鉴于热泉口旁蠕虫遍布，因此尚难断定究竟哪些蠕虫擅长打洞筑巢。
从管洞外形来看极有可能是活跃的、喜迁居的管足蠕虫长期挖掘作业的产物。解剖分析表明，管足蠕虫内脏中的细菌可从热液所含亚硫酸氢盐中获取氢原子维持生命，细菌还可把海水中的氢、氧和碳有机地转化生成碳水化合物，为蠕虫提供生存所需的食物。这种化学反应的结果遗留下硫元素，蠕虫排泄的硫又促使海水中的钡和硫酸发生催化反应。长此以往，蠕虫死后便在熔岩中遗留下管状重晶石穴坑。
斯特克斯推测一座座海底烟囱演化生成过程可能在蠕虫聚集热泉口周围就早已开始了，胡安·德富卡海隆下蠕虫建筑师精心创造的自然奇观令人叹为观止。它们开凿的洞穴息息相通犹如礁岩迷宫，从而使热液将矿物质源源不断地输送上来并堆砌烟道。当黑烟囱在热泉周围落成后，熔岩上深邃的管状洞口穴就成为矿物热液外流的通道，从而形成海底黑烟热泉奇观，直到通道自身被矿物结晶体堵塞才告停息。从多处海底热泉采样分析来看，矿产资源丰饶，种类繁多。据悉，美国科学家正加紧研制大型深海考察潜艇并准备对深海热泉进行全面研究，同时向国际社会发出呼吁：要求设立深海热泉自然保护区。
“一呼一吸”妙趣横生
动物的呼吸即是动物将空气中的氧气吸进体内，供它新陈代谢之用，而把新陈代谢的尾产物排出体外。
生活在水中的单细胞动物，如草履虫，靠表面纤毛的摆动与外界交换气体，气体是从细胞表面透入，没有专门的呼吸器官。其他原生、浮游等动物也是采取这种呼吸方式。由多数纤毛细胞构成的群体，它们吸进和排出气体都是用扩散的呼吸方式，纤毛细胞相互扩散，传递气体，同时凭借水沟系统使气体流动并扩散。腔肠动物水螅有触手及纤毛，水从口出入体腔时即进行呼吸。扁虫动物中的蓑虫的呼吸是导入海水进入肠内，气体就在肠道里交换。
螃蟹是如何呼吸的
螃蟹呼吸时，需要鳃和腿相配合。螃蟹生活在水中时，从螯足的基部吸进新鲜海水，水里溶解的氧就进入鳃的毛细血管，水从鳃流过后由口器的两边吐出。在澳大利亚昆士兰州的海边上，有一种股窗蟹，当它在海滩上匆匆为生计奔忙时，时而会突然停下，抬起腿，像是稍事歇息，又像在谛听什么。其实，它是在用腿进行呼吸。它的腿上长了片薄膜，像是开了扇窗户，可专门用来呼吸，如将其堵上，它就会窒息而死。
水中的棘皮动物与海绵动物相比，它的水管系统更完备，有的种类中已含有赤血球；赤血球内含有红色质，红色质参与血液中的输氧作用。红色质的原始状态为沉淀状态。唇发展成为球体状态，棘皮动物的体壁上有凸出的皮鳃；有人称之为外鳃，可认为是最原始的鳃组织，棘皮动物中较为高级的海参，是从它的泄殖腔流入海水到达呼吸树的树壁上进行呼吸的。
动物进一步进化到软体动物，如无齿蚌。无齿蚌就以瓣鳃来呼吸，它的每一片瓣状鳃就是一个呼吸单位。气体的交换就是通过它来进行的。软体动物中数头足纲的呼吸器官较为完备，如乌贼，在外套腔前端两侧有一对羽状鳃，鳃上布满血管和神经，这里是呼吸器官，进行着气体交换；但头足纲中的海蛤蝓等也有用低级形式的肠呼吸的。
我们知道，大多数鱼儿是用鳃呼吸的。鱼的头部两侧生长着两个鳃裂，鳃片是由梳子状整齐排列的鳃丝组成的，鳃丝上密布着红色的微血管。鱼类的嘴一张一合，就把水吞入口中，水经过鳃丝时，上面的微血管就摄取了水中的氧气，同时把二氧化碳排到了水中。鱼类也有鼻子，但它的鼻子只是一种嗅觉器官，而且不和口腔相通，因此，它的鼻子是不能用来呼吸的。
有些鱼儿除了用鳃呼吸之外，还有辅助呼吸器官，一旦生活环境和生活方式有了变化，它们就启用“辅助呼吸器官”维持生存。
还有些鱼类在海中不同水层采取不同的呼吸方法。鳐鱼扁扁的身子长长的尾巴，活像一把大蒲扇。它的口和外鳃孔长在腹面上。在水中游泳时，它就用口和鳃来呼吸。当它匍匐在海底柔软的泥沙上静卧时，就不能采用这种呼吸方法了，因为这样会把泥沙和水一齐吸入，从而使脆弱的鳃丝阻塞。这时，鳐就得改变呼吸方式，利用背部的喷水孔来呼吸。喷水孔有一个能活动的瓣，它用喷水孔吸水，用鳃孔排水，这样就避免泥沙进入鳃丝了。有一种比目鱼，在水中呼吸时，水从口里进，鳃孔出，当它将吻部露出水面时，水流就从鳃孔进去，然后从口中喷出，好似一座小小的喷水池，水可以喷出3厘米高。
海蛇在海水中潜行，所需的2/3氧气靠肺部从海面吸足，剩下的1/3氧气就要靠皮肤从海水中吸取。海蛇有一个不完全分隔的心室，这与哺乳动物的心脏相比是一种原始特征。在哺乳动物中，血液在周身循环后返回心脏再到肺部进行气体交换，摄取氧气后再返回心脏进行第二次体内循环。如果海蛇也采用这种循环方式的话，那么氧气必将很快被消耗完毕。事实上，海蛇的血液绕过肺部压送到皮下毛细血管，这样血液可以从周围海水中吸收氧气，排出二氧化碳和血液中的氮。倘若海蛇不用这种方式排出血液中的氮，当海蛇快速浮出水面时，血液中的氮就会因压力减少而生成气泡，阻碍血液流通，使海蛇患上“潜水病”而死亡。
海底“冰雪”世界
你听说过海洋深处有透明的“冰”与飘浮着的“雪”吗？
经过勘探，海洋科学家在我国南海海底就发现了这种奇怪的“冰”。它透明、无色，外表就像冰块一般，但给它加温，它就可以直接燃烧。科学家们称它为“可燃冰”。
可燃冰的学名叫“天然气(甲烷)水合物”，它是天然气被包进水分子中在海底的低温和高压作用下而形成的透明结晶体。当这种“冰”温度升高时，就开始融化，变成比原来固体体积大100多倍的可燃气体，自然就能直接燃烧了。
可燃冰比起石油、天然气来其能量要大得多。1立方米的可燃冰释放出的能量相当于164立方米的天然气。
