海底热液俗称“黑烟囱”,是指在大陆板块与海洋板块之间的火山口。海水沿着地壳缝隙深入地壳内部(可达2~3 km),经岩浆加热喷涌出富含矿物质的海水,被加热后的海水温度可高达600℃,喷口处的热液温度亦可达到400℃左右。
1977年,科学家乘坐“阿尔文”(Alvin)号载人深潜器,在加拉帕戈斯群岛附近的断裂带发现了第一个热液口,意外地发现了这里栖息着的大量未曾见过的生物,包括血红色的管栖蠕虫,软体动物门双壳纲的蛤、贻贝以及甲壳动物门的虾、蟹。它们不仅个体大,而且密度很高。热液口周围的环境黑暗无光,且高温、高压,H2S和重金属等有毒物含量高且氧浓度低。
通常认为,这样严苛的环境无法供生物生存,但热液生物体内具有十分独特的解毒抗毒机制,有些种类的血液里具血红蛋白,从而提高氧气的携带能力。此外,不同于普通的生态系统,热液口的生态系统靠化能合成驱动,热液口的化能自养菌是该生物群落食物链的初级生产者。化能自养菌可以通过化能合成将热液口的硫化氢等无机物合成有机物,从而为热液口生态系统提供最初的食物和能量。热液生物可通过与化能自养菌共生,从而获得食物来源。
脐螺科Neomphalidae隶属于软体动物门、腹足纲,为深海热液区特有类群,主要分布在东太平洋隆起、加拉帕戈斯、劳盆地以及马里亚纳弧后盆地,目前全世界已发现6属9种。
其种类主要特征为:贝壳帽贝状或螺旋状;齿舌为扇状齿舌,齿式为n+4+1+4+n,即每个齿舌横列具1个中央齿,4个侧齿和数十个缘齿;头部具1对触角,雌性个体的左右触角大小相等,而雄性个体的左触角常明显增大,特化为雄性生殖器,足部的后端具发达的、成对排列的上足触角。该科种类的贝壳既有帽贝状,也有螺旋状的,两种形态到底是如何过渡、如何演化的,这对研究热液区乃至整个腹足纲种类的系统演化过程具有启示性作用。
中科院海洋所张树乾博士和张素萍研究员在对2015年中科院海洋先导专项马努斯热液航次采集的腹足类标本进行整理时,发现了形态特征特别的脐螺科Neomphalidae标本,通过对其外壳形态、软体部分解剖特征以及齿舌结构进行观察后发现,该标本的形态特征与同科其它属的特征存在明显差异,并据此建立了一新属:片脐螺属Lamellomphalus Zhang & Zhang,2017;命名了一新种:马努斯片脐螺Lamellomphalusmanusensis Zhang & Zhang, 2017。
对其线粒体COI序列的分析也确认了该新属新种的有效性。该种类栖息在水深1740 m深的热液区黑色岩石上,贝壳形状如帽贝,但早期壳层仍保留着螺旋状、后足上具退化的厣,这些特征为脐螺科动物由螺旋状向帽贝状演化的中间过渡类型。该研究成果近期在贝类分类学杂志The Nautilus正式发表,填补了我国在此领域的研究空白。