黑煙囪復合體指由多個或多期黑煙囪噴發形成的構筑物。

中文名稱

黑煙囪復合體

英文名稱

black smoker complex

定　　義

由多個或多期黑煙囪噴發形成的構筑物。

應用學科

海洋科技（一級學科），海洋科學（二級學科），海洋地質學、海洋地球物理學、海洋地理學和河口海岸學（三級學科）

生態復合體（ecological complex）這個概念是鄧肯在1959年提出的。他認為生態系統也可以看作是由四個關聯變量所組成的功能相互依賴的生態復合體，這四個關聯變量就是人口（Population）、組織（Organization）、環境（Environment）、 技術 （Technology）， 簡稱為 POET生態復合體。

對POET生態復合體四個關聯變量的一般定義如下：人口這個變量一般被定義為結構化的人類群體。人口的特征、規模和構成一般隨所研究單位的不同而不同。一個鄰里地區的人口很明顯會與作為整個大都會地區的人口完全不同。組織這個變量的定義是人口在環境中為了供養自身而形成的各種結構。例如，各種不同的社會為了克服相同的生存問題而形成的各種適應組織。環境這個變量一般被界定為所有外在于人口的現象，包括影響它的其他社會系統。在這四個關聯變量中環境可能是最重要的，因為它決定了其中人口必須適應的極限。另外，環境還是原材料的惟一來源。 環境的特征最終決定了人口的規模及其適應的本質。不過，環境會由于第四個變量—技術而被劇烈地改變。技術由人口在適應其環境中所使用的技能、工具和人工制品所構成。技術制造物如電話或計算機能改變組織，而這反過來又能影響到人口開發環境的能力。生態復合體中四個關聯變董之間的關系如圖1所示。

POET生態復合體這四個關聯變量盡管是相互作用的，但人口和組織一般被傾向于認為是依變量，而環境和技術則被認為是獨立變量。因此， 鄧肯比較強調環境和技術的變化對作為整體的生態復合體演化的重要性。 他認為當環境和技術這兩個因素發生變化時，人口規模和組織能力也會相應發生變化，從而帶來作為整體的系統的擴張。“生態擴張……可以概括為生態復合體四個變量的一個公式：即技術積累加速加劇了對環境的開發，從而帶來了人口轉變和組織革命”（Duncan，O. 1964，75）。

鄧肯提出的生態復合體的價值之一就在于它提供了一套組織和描述生態變項關系的概念工具，為生態學家分析生態系統提供了簡化的手段，而且在對任何生態系統的最初研究時都可以確定一組關系。不過，在鄧肯看來，POET生態復合體的最大價值還在于它對分析社會變遷的作用上。鄧肯認為“人類生態學的最基本要求就是要最好地解釋演化的結構”（Dun- can，O. 1964，45）。他認為，生態過程是一個不斷前進、變化與自我調適的過程。他將生態社區概念化為尋求均衡的過程。也就是說，引起POET生態復合體變化的力量來自外部，外在的變化影響到 POET 生態復合體中的一個或多個元素的變化，從而引發了一系列的調整適應，直到系統又達到某種新的平衡為止。 POET生態復合體提出后被生態學家廣泛用于分析各種社會變遷現象。

1871年，達爾文在一封信里這樣寫道：“生命最早很可能在一個熱的小的池子里面。”后來，這個“熱的小池子”被稱做“原始湯”。但是由于當時條件限制，對于“原始湯”的研究一直沒有進展。直到100多年之后的1977年，美國科學家在加拉巴戈斯群島海底找到了它。海底“黑煙囪”的發現及其研究是全球海洋地質調查近幾十年取得的最重要的科學成就。

1977年，美國“阿爾文號”深潛器潛到了加拉巴戈斯群島深海，在那里測得深層海水高達8攝氏度，同時海底出現白色的巨型蛤類。這種反常的現象引起專家們的關注，到了1979年，“阿爾文號”又重新來到這里，并且還帶了很多生物學家一同前往。正是這次的研究，揭開了“深海熱液生物群”的神秘面紗。

科學家們發現，海底熱液帶出大量硫化物，遇水冷卻后形成巨大的“黑煙囪”，約350℃的含礦熱液從直徑約15厘米的煙囪中噴出，與周圍海水混合后，很快產生沉淀變為“黑煙”，沉淀物主要由磁黃鐵礦、黃鐵礦、閃鋅礦和銅-鐵硫化物組成。

2009年10月中國自主研制的水下機器人“海龍2號”在東太平洋海隆海底發現罕見巨大“黑煙囪”并成功取樣，中國“大洋一號”科考船于10月23日使用“海龍2號”太平洋赤道附近洋中脊擴張中心，找到高26米、直徑約4.5米的巨大“黑煙囪”，并獲約7公斤“黑煙囪”噴口的硫化物樣品。

自1977年后30年里，科學家在世界各地的大洋海底相繼發現海底熱液和“黑煙囪”，包括臺灣東北角的龜山島。并在“黑煙囪”旁發現很多生物，形成與人們常識迥異的生物群和食物鏈。最具有代表性的生物是3米長的管狀蠕蟲，這類蠕蟲沒有口腔和肛門，靠體內的硫細菌供給營養。個體大有利于一次性大量取食，也有利于迅速運動到達食物源，能夠忍耐長期饑餓。黑煙囪與含礦液體的運移通道共同組成了金屬硫化物的成礦環境，并可以在地層中保留下來，成為研究當時古大洋環境的重要樣本。

大量的海底調查研究發現，在海底黑煙囪周圍廣泛存在著古細菌，這些古細菌極端嗜熱，可以生存于350℃的高溫熱水及2000－3000米的深水環境中，為古老生命的孑遺。黑煙囪噴出的礦液溫度可高達350℃，并含有CH4、CN等有機分子，為非生物有機合成，如此環境可以滿足各類化學反應，有利于原始生命的生存。科學研究表明只有地球早期的環境才與此類似，科學家們為此提出了原始生命起源于海底黑煙囪周圍的理論，認為地球早期水熱環境和嗜熱微生物可能非常普遍，地球早期的生命可能就是嗜熱微生物。

世界各地在對不同時代古大洋地質記錄（蛇綠巖）進行廣泛的調查時，先后在日本、德國、美國、加拿大等地找到了古海底黑煙囪的殘片及相關塊狀硫化物。但是，大多數硫化物的時代很少大于6億年，老于25億年古海底黑煙囪記錄還不多見，盡管在加拿大和澳大利亞發現了26億－27億年前的金屬硫化物礦產，但尚無海底黑煙囪殘片的報道。

“黑煙囪”附近生物鏈的生存環境，與太古代生命起源時期類似。太古代時期沒有綠色植物，沒有光合作用產生的大量氧氣。此外，光合作用也可能起源于熱液的“黑煙囪”。科研人員在大西洋深海的“黑煙囪”，發現有一種蝦的背上有感光區，能夠感知藍綠光線。另外，美國科學家在5000米深的海底曾關閉深潛器燈光5 分鐘，在熱液口發現光線。“這種光顯然被最早的某一種生物利用了，這個時候光合作用效率高的優越性就顯示出來了，把生物的演化往前推進。由此，科學家預測生命的起源很可能就是從海底的‘黑煙囪’開始的。”2100433B

黑煙囪四周有種類和數量都十分豐富的海洋生物。一般深海的溫度只有0℃，而海底熱泉活動頻繁的黑煙囪附近水溫卻高達350℃到400℃。據推算，水深每增加10米，水壓就會增大1個大氣壓，好比在水深4000米的海底，一個成年人身上要承受上百噸的壓力。在這樣惡劣的環境下，怎么可能還有生物呢？為了解開這個謎，科學家們進行了艱苦卓絕的探索。1980年，日本科學家乘坐考察船在太平洋加拉帕戈斯群島附近考察，在一個海淵里90℃的熱水中，發現了僵死的細菌。科學家們繼續下潛探察細菌的來源，在2650米深處，發現了活動力極強的細菌。而這里的水溫為250℃，水壓為2700萬帕斯卡。原來，那些90℃的熱水中發現的僵死細菌，是被熱水推到水深較淺的水域"凍死"的或者是忍受不了內部的壓力"爆炸"而死的。