海底热液区周围生存着密集的、基于化能合成的微生物群落，它们对极端环境的良好适应性以及独特代谢方式颠覆了人们对地球生命形式的传统认识，其代谢机制、群落结构、生物多样性以及生物地球化学过程成为了解极端环境生物活动状况、探索地球生命起源和早期生命演化过程的重要线索。　　 由于微生物常见类群个体十分微小，生活周期短暂，传统的生物观测手段难以得到较好的应用。近年来，微生物培养技术、基于PCR技术(Polymerase Chain Reaction，多聚酶链式反应)的核酸扩增技术以及核算序列分析（16SrRNA/DNA）等技术在热液系统微生物学生态学研究中得到了广泛应用，在热液微生物种属识别及多样性研究中取得一定进展。然而，受环境再现性以及技术原理的限制，分子生态学手段局限于某个特定种属的培养和生物学分析，难以全面获知热液环境的微生物多样性及生物地球化学过程等方面的信息。　　 类脂类生物标志化合物是由生物合成或者直接来自生物体的一类具有良好稳定性的有机分子，其分子及同位素组成记载了丰富的原始生物母质信息，以及有机质分子演化过程伴随的热活动及微生物活动信息，是研究环境中生物地球化学过程及热活动状况的重要指标，其在现代海底热液活动尤其是发育于超慢速扩张洋脊的典型区域热液活动中的应用对揭示热液系统微生物群落结构、探讨微生物活动与海底热液活动协同演化机制、探讨生命起源过程的探索有重要意义。　　 本文以超慢速扩张西南印度洋中脊(SWIR)和弧后劳盆地(LB)热液区地质样品（包括烟囱体硫化物、烟囱体氧化物、风化硫化物、沉积物）中的可溶有机质为研究对象，采用柱层析、碱水解-酸化法分离、富集可溶有机质的饱和烃类、醚类馏分以及脂肪酸组分，利用GC、GC-MS、GC-IRMS进行烃类、脂肪酸馏分的组成、丰度及单体烃同位素组成的测试和分析，利用HPLC-MS测试样品中甘油二烷基甘油四醚的组成及分布，结合样品的矿相学、地球化学及热液羽状流颗粒物的显微形态研究，揭示西南印度洋中脊热液区和劳盆地热液区类脂类化合物组成、演化及来源机制，提取出具有生物群落指示意义的类脂生物标志化合物类型，探讨热液系统的微生物活动，及微生物活动与海底热液活动的协同演化规律。本研究的关键问题是不同类型热液地质单元中微生物群落的指示信息提取及对比。建立基于多种生物标志化合物组成特征的标识性体系，判断海底热液活动区微生物种群特征及微生物地质学过程构成本文的创新之处。　　 通过以上研究，本文取得以下几点主要认识:　　 1、矿物相组成研究表明，SWIR热液区具有中高温流体活动特征，采集到的烟囱体矿物由黄铁矿、白铁矿、黄铜矿、闪锌矿等硫化物组成，代表了正在进行中高温热液活动的“黑烟囱”硫化物;SWIR氧化物样品主要为Fe、Mn氧化物并含有少量硫化物，代表硫化物丘体组成，属于热液活动结束后的阶段产物;劳盆地为低温热液活动类型，烟囱通道内以闪锌矿为主，烟囱壁由重晶石组成，中高温热液活动的后期阶段具有类似特征。　　 2、羽状流颗粒物显微形态观测和热液区地质样品中自生碳酸盐岩的碳同位素组成研究表明，西南印度洋中脊热液区和劳盆地热液区都存在微生物活动的痕迹。西南印度洋中脊和劳盆地羽状流颗粒物均观察到具有丝状、簇状等显微形态，丝状体、簇状体的尺寸、聚集方式等特征显示其可能来自于热液喷口周围硫氧化和金属氧化细菌的矿化。劳盆地氧化物烟囱的自生碳酸盐岩δ13C明显偏负(-9.72‰)，可能源于微生物呼吸过程中通过氧化有机质获取碳和能量，而释放出贫13C的CO2。重晶石烟囱壁(δ13C=+1.76‰)和氧化物(δ13C=+5.59‰)，＞+1‰的13C同位素组成可能源于产甲烷古菌合成甲烷的过程中，12CO2优先参与反应，使残留CO2的C同位素组成偏重。　　 3、西南印度洋中脊地质样品和劳盆地热液区地质体样品中的烷烃具有两种主要来源:海底水生微生物来源和热蚀变有机质（热液系统生物群落生物体的热转换）　　 4、古菌群落的分布与热液活动具有密切的关系，高温热液活动烟囱中以古菌群落为主，低温热液活动烟囱中同时存在古菌和细菌活动。西南印度洋中脊高温热液硫化物烟囱体甲烷古菌为主要微生物群落，烟囱体内有AOM作用发生。SWIR热液硫化物样品中高Ph/C18值，以及独特的、丰富的角鲨烷(Sq)、双植烷(IS40)等类异戊二烯类组分，证实了热液活动区烟囱体硫化物内存在古细菌活动，单体烃同位素组成(δ13Csq、δ13CIS40分别为-36.306‰、-36.008‰)及GDGT组成(m/z=653含量丰富)表明古菌可能为广古菌门的嗜/产甲烷古菌。具有低温热液活动特征的SWIR氧化物烟囱及LB重晶石烟囱、氧化物烟囱中缺少类异戊二烯类烷烃生物标志化合物的出现。对LB重晶石烟囱的GDGT组成研究发现，样品同时含有类异戊二烯GDGTs和支链GDGTs，表明低温古菌和细菌均较为活跃，GDGTs分布特征表明海洋原生的泉古菌(GDGTⅥ)为主要古菌，同时可能有少量产甲烷古菌的活动，厌氧细菌相对于古菌更为丰富。　　 5、识别出一种海底热液环境较少出现生物标志化合物类型异构烷烃系列（2-甲基支链烷烃）分子，此异构烷烃系列以奇碳分子占绝对优势，来源与16∶(l)n7、18∶(l)n7的先驱体有关，可能来自于硫氧化细菌。　　 6、热液区地质体微生物种群存在明显的更替现象，热液活动早期，烟囱体内微生物以极端嗜热的古细菌、异养型嗜热杆菌为主要微生物群落。热液活动后期，流体温度降低，产/嗜甲烷古菌群落占据主要优势，同时厌氧细菌丰度增加。热液活动结束后，烟囱体发生坍塌及风化作用，以硫氧化作用为主要代谢机制的海洋革兰氏阴性菌将逐渐占据优势地位。　　 7、海底热液区生物量受热液活动的控制。通过微生物来源脂肪酸(Cl6∶0、C18∶0)的含量高低可以判断地质体中的微生物活动量，结果表明热液区比非热液区微生物活动更丰富，热液活动区比热液活动已结束的区域微生物含量更丰富。高温活动的热液系统微生物群落密度高于低温活动的热液系统。热液烟囱的通道壁相对于通道内壁以及硫化物丘体表层含有更丰富的微生物群落。而浮游动物在低温热液区附近活动更为频繁。　　 8、海底热液活动的热效应能极大加快有机质成熟作用的进程。SWIR和LB的Pr/C17、Ph/C18组成特征显示热液区周围地质体的有机质生物降解程度非常低，反映了有机质主要为现代分子产物。藿烷系列和甾烷系列的组成特征显示，有机质具有非常高的热成熟度，西南印度洋中脊热液硫化物中17α(H)，21β(H)-C31藿烷的22S/(22S+22R)为0.77，大大超出藿烷异构体构型的最终稳定比例0.6，如此高值尚属首次发现，是否为高温热液活动影响所致还需更多类似的研究。