在这个佛罗里达州东南部海滩上一个典型的阳光明媚的早晨，度假者们躺在毯子上，在海浪中嬉戏。在他们中间，有两位不同寻常的“拾荒者”：62岁的罗伯特·希金斯，身穿T恤和短裤，头戴一顶遮住短发软帽；以及四十多岁、有着深色眼睛的玛丽·华莱士，穿着类似的服装。他们随身携带着一把铲子、几个水桶、塑料瓶、一个细网筛和一些淡水——这是他们今天科学考察所需的所有工具。
尽管海滩上的其他人完全没有意识到，但在他们脚下，在看似贫瘠的沙子里，存在着一个微观的超现实动物丛林，等待被发现。这些微小的无脊椎动物有些一生都在沙粒间蠕动。有些则通过头上旋转的毛发状螺旋桨翩翩起舞。还有一些，当海浪拍打过来时，它们会用微小的爪子紧紧抓住沙粒，仿佛拼命抓住巨大的沙滩球。这些微小的生物有些以藻类为食。而其中一些食草动物本身又是捕食者的食物，捕食者会用矛状的管子穿透它们的身体，吸食它们的内脏。
沙滩动态、磨蚀的环境似乎是一个难以居住的地方。然而，地球上一些最丰富的生命多样性就隐藏在这里，沙粒之上和之间。用分类学最广泛的术语来说，它甚至比亚马逊雨林还要丰富，希金斯说，他是研究这种隐藏生态的世界专家之一。他所指的广泛术语是“门”——所有动物被划分的40个主要类群。例如，人类属于脊索动物门，包括所有有脊椎的动物，因此也包括鸟类、爬行动物、鱼类和七鳃鳗。要属于另一个门，你必须是一种完全不同的生物，但到目前为止，已经在沙子中发现了22个门的动物。
希金斯为了寻找这样的生命，足迹遍布从格陵兰的冰冷海滩到智利南部崎岖海岸的广阔区域。但这个温和的佛罗里达海岸是主要的“狩猎场”。他所关注的动物统称为小型底栖动物（meiofauna）。这个词的意思是“较小的动物”，这并不是对动物的轻蔑，而是指动物学家用来收集它们的工具。希金斯解释说，小型底栖动物指的是介于两种收集筛尺寸之间的动物。较大的筛子是用1毫米的网孔制成的，科学家用它们来筛选出海胆和海葵等大型沙居生物。小型底栖动物很容易通过这种筛子，但科学家可以使用42微米（0.042毫米）的筛子来收集它们——这种网孔比丝袜还要细。（那些想要捕捉细菌等更小生物的人会使用更细的网孔，只有2微米的开口。）
尽管它们的体型很小，但小型底栖动物绝非微不足道：它们就像它们赖以生存的沙粒一样普遍和丰富。一项研究计算，一小捧湿沙子就含有10,000只这类动物。然而，尽管小型底栖动物生活在每个海岸，以及远海的沙子和砾石中，但它们几乎不为人知，也鲜有人了解。直到最近十年，生态学家才开始意识到它们在海洋生态系统健康中扮演的重要角色，它们消耗过滤到沙子中的碎屑和污染物，并作为虾和底栖鱼类的主要食物来源。
希金斯说，包括一些研究大型无脊椎动物的科学家在内，很少有人了解它们。因此，小型底栖动物专家的成就常常被忽视。例如，希金斯——他最近从华盛顿特区史密森尼学会的策展人和研究员职位退休，现在是北卡罗来纳州三所大学的兼职教授——在过去39年里发现了数十种新的小型底栖动物物种、属和科。他与哥本哈根大学的动物学家莱因哈特·克里斯滕森共同创造了最新的动物门。本世纪只创造了另外两个新的门，仅仅因为现有的类别如此广泛和包罗万象。但是，尽管希金斯和克里斯滕森命名他们的新沙居门——Loricifera——已经过去了12年，这个词尚未被《韦氏词典》收录。“大多数小型底栖动物是我所谓的‘图书神秘动物’，”希金斯说，他那淡褐色的眼睛闪烁着一丝有趣的微笑。“它们是地球上极其常见的动物，但在我们的书中却鲜有记载。”
尽管它们可能很常见，但要找到它们仍然需要付出努力和专业知识。今天，在这个佛罗里达海滩上，希金斯清楚地知道要去哪里寻找。他选择了一个离昨晚高潮线三英尺远的地方，刮掉干燥的表层沙子。然后他开始挖洞——他说这是一项他在年轻时作为海军陆战队员时完善的科学技能。
希金斯一边铲着，一边解释说，这些上层、较干燥的沙子中动物较少，并指出大多数小型底栖动物需要至少一层薄薄的水膜围绕着它们的沙粒才能生存，并且它们在始终湿润的沙子中生长得最好。在海上，希金斯可以通过疏浚海床顶部几英寸的沙子获得大量小型底栖动物，但在这里的海滩上，他必须挖到六英尺深才能到达泥泞的砾石。他将这些优质的小型底栖动物栖息地铲入桶中，然后加入海水以保持这些微小生物的存活。看着这些东西——潮湿、泥泞的沙子——你绝不会想到除了不起眼的原生动物之外还有其他生物生活在那里。
希金斯说，许多小型底栖动物以各种顽强的方式附着在沙粒上，因此，人们发明了各种收集技术，这取决于他们试图捕捉的动物。最常见的方法是用氯化镁冲洗沙子和砾石样本，这会使动物昏迷并导致它们放松抓握。但希金斯发现，淡水浴似乎同样有效，它会导致生物体失去对盐平衡的控制，从而失去其身体机能。他说，如果它们只暴露在淡水中20秒，这种水浴很少会杀死它们，因此当你把它们带到实验室时，它们仍然处于相当好的状态。
因此，希金斯将几捧沙子放入一桶淡水中，然后将混合物搅成泥浆。失去行动能力的小型底栖动物松开了对沙粒的抓握，沙粒沉到桶底，而动物则继续旋转。希金斯的助手华莱士跪在他旁边，将筛子举在另一个水桶上方。希金斯熟练地将泥浆倒过筛子，大部分沙子留在筛子里。华莱士的水桶装满了水；被困在筛子里的是含有小型底栖动物的泡沫状残留物。华莱士用过滤海水喷洒，将其冲入一个瓶子。通过这种方式，她和希金斯装满了几个瓶子，希金斯承诺，这些瓶子里有成千上万的小型底栖动物。
直到本世纪，生物学家才想到在海洋的沙子中寻找动物。希金斯说，科学家们想知道海洋里有什么生物，于是他们疏浚了海床，然后用1毫米的筛网冲洗砾石。通过这种方式，他们收集了大型底栖动物：海蛞蝓和海星。但他们从未想过在通过筛网冲洗掉的物质——沙子和砾石中寻找动物。20世纪20年代，动物学家阿道夫·雷曼开始使用更细的筛网研究德国北海的沙滩。他揭示了大量此前科学界未知的生物，从那时起，每年都会发现至少十几种新的小型底栖动物物种。希金斯说：“这是一个丰富而复杂的世界，但我们才刚刚触及皮毛。我们无法确定还有多少物种有待发现和鉴定；我现在就有数百种新的物种等待描述。”
希金斯将收集设备和小型底栖动物瓶运回佛罗里达州林克港的史密森尼海洋站，他在那里度过了无数个野外考察季节。只有在那里，借助解剖显微镜，这个小人国世界才能显现出来。即使放大50倍，这些动物仍然微小。但现在你可以看到它们很忙碌。在闪亮的沙粒碎片中（其中一些放大后看起来像优胜美地的酋长岩一样宏伟），有扁平的、分节的、布满刺的蠕虫，被称为腹毛动物。有梨形的轮虫，头部毛发状纤毛旋转；有变形虫状的涡虫，它们可以将其肥胖的香肠状身体变形为细丝，以便在沙粒间穿梭；还有僵硬、盒状的缓步动物。其他地方还有虾状的神秘甲壳动物和桡足类动物，螨状的半螨动物和线虫——所有这些看起来都像它们的名字一样奇特。
它们周围闪烁着这个世界中生长的植物——翠绿的藻类、星状的放射虫、金色的有孔虫、八边形的硅藻——以及各种奇特的碎屑和脱落的身体部分：这里是一块海绵内部骨骼的银色碎片，那里是海胆的玻璃状棘刺。偶尔，一个形似快艇的鞭毛虫（一种单细胞藻类）会像有急事一样疾驰而过，而纤毛虫则像优雅的天鹅一样滑行。
“这是一只ε线虫，”希金斯在将今早捕获的一盘培养皿放在显微镜下几秒钟后，胜利地宣布道。希金斯习惯快速搜寻培养皿，寻找常见的“嫌疑犯”（如线虫）以及他不认识的生物。“做了一段时间后，你会像一个优秀的观鸟者一样形成一种感觉，”他解释道。“我只是一个业余观鸟者，所以我总是对一个顶级的观鸟者——或者森林里的土著——所能看到的东西感到惊奇。但在这里，寻找小型底栖动物，我就是森林里的那个人。”只需瞥一眼移动的生物或小型底栖动物身体的碎片，希金斯就能想象出整个生物并叫出它的名字。
希金斯发现的ε线虫是比较容易识别的一种，正如其名称所示，这种细长的蠕虫状动物形状有点像希腊字母ε。这种形状非常适合生活在沙滩的缝隙中：两端略微弯曲，腰部收窄。线虫的身体覆盖着微小的棘刺，保护它免受磨蚀的家园的伤害，并使其能够牢固地楔入沙粒之间。“如果你生活在海岸，那里的潮汐涨落会相当湍急，你就会想拥有这样的能力，”希金斯说。
大多数小型底栖动物都有这些特征的某种变体：一种形状或解剖结构，使其能够像洞穴探险者一样挤过沙粒之间的缝隙，以及一种抓握机制，使其在遇到恶劣条件时保持原位。牢固的抓握尤为重要，因为许多小型底栖动物物种无法游泳，因此始终面临被冲出沙子进入大海的危险。这些动物通常也是透明的（尽管它们在以硅藻和藻类为食后可能会呈现金色或绿色），并且扁平、细长或圆柱形。几乎所有动物都有某种形式的保护，以防磨损和碰撞，例如刺、壳、鳞片，甚至是像汽车保险杠一样填充的体壁。
希金斯进一步检查他的培养皿，很快发现了一只缓步动物，这是另一种对紧密抓握至关重要的生物。缓步动物也存在于淡水中，它们的身体圆胖，腿短，这种形态使它们获得了“水熊”这个俗称。但这种海洋缓步动物，只有半毫米长，看起来更像一片带着腿和爪子的银色纸屑。它用爪子抓握并在沙子上移动。希金斯说：“由于这些特定的缓步动物不能游泳，它们确实必须紧紧抓住以求生存。”另一种缓步动物具有机械吸盘脚以保持自身位置；而第三种，也生活在佛罗里达海岸，则同时拥有吸盘脚和爪子。还有一种吸盘脚物种在长尾巴的末端有一个泪滴状的气泡，这赋予了它浮力。为了进食，它松开沙粒，尾巴高高翘起，悬停在砾石上，像一头被齐柏林飞艇拖着的牛一样，在覆盖海床的薄薄的微观藻类层上觅食。
其他小型底栖动物，如腹毛动物和涡虫，则借助特殊的粘附器官掌握了它们动态的栖息地。根据物种的不同，这些管子——表现为小突起——可能位于动物的嘴附近、身体两侧或尾部附近。一些腺体分泌的物质粘性足以与环氧树脂媲美，而另一些则分泌溶剂。例如，腹毛动物可以通过一次喷射将自己牢固地粘附在沙粒上，然后通过第二次喷射溶解粘合，从而通过拍打腹部数百根纤毛自由游泳。
另一方面，动吻动物的移动则显得不够优雅。希金斯将这种生物描述为“罐子里的雨伞”。它的身体是一个空心圆柱体，前端伸出一组弯曲的“手臂”。圆柱体内是动物的头部——也就是“雨伞”部分——它带有一圈九根刺。这种动物通过一种类似蛙泳的方式在世界上移动。当“手臂”接触到沙子或泥土时，它们会推动沙子或泥土，将身体向前拖动。与此同时，头部从圆柱体中伸出并展开其刺，抓住它前面的任何东西。一旦以这种方式锚定，动吻动物会将“手臂”缩回圆柱体并重复此序列。由于沙粒通常比普通的动吻动物大得多，因此这种生物可能需要几分钟才能探索每一粒沙子。
不幸的是，在实验室里，几乎不可能观察到这些动物像平时一样移动——或者做任何其他事情。毕竟，一盘盐水与小型底栖动物赖以为生的舒适沙质基质截然不同。例如，当你通过显微镜观察缓步动物时，它们通常附着在沙粒上，它们似乎在寻找可以抓住的东西：它们的爪状足来回摆动，但动物几乎没有进展。因此，为了更好地了解小型底栖动物的通常生活方式，动物学家有时会将未过滤的样本放在显微镜下。希金斯解释说：“你可以看到它们在沙粒上爬行，这就是我们了解它们如何移动的一些方式。”
尽管如此，希金斯的大部分工作是鉴定新物种，为此他需要经过筛选和过滤的水才能清晰地观察动物。但即使视野良好，也可能需要数年才能弄清你真正在看什么，正如希金斯在发现他的新门——铠甲动物门（Loricifera）时所经历的那样。
1974年，希金斯在北卡罗来纳州海岸发现了一种头部有羽毛状羽状物、看起来与他以前见过的其他小型底栖动物截然不同的动物。他猜测这可能是某个新物种的幼虫阶段，但只有一个样本，他不敢正式命名或描述它。
八年后，莱因哈特·克里斯滕森带来了一些小型底栖动物供希金斯检查。希金斯回忆道：“莱因哈特在布列塔尼海岸收集了一些样本，他急着赶火车，所以匆忙地用淡水冲洗了这些样本。”其中有50个成年样本，甚至更多的幼虫，这些物种是克里斯滕森从未见过的，它们的羽毛状羽状物让克里斯滕森觉得这些动物确实很奇怪。他想知道希金斯是否能为他识别它们。
希金斯说：“他把它们给我看，我说，‘哦，我也有一个。’”希金斯原以为是北卡罗来纳州幼虫的，实际上是一种奇怪新生命形式的成虫。“我们知道我们发现的是一种全新的、独特的动物。”在两年多的时间里，希金斯和克里斯滕森对这些标本的独特特征进行了编目和描述。希金斯说：“这是一项艰巨的工作，因为铠甲动物是最复杂的微观动物。”仅头部节段，尽管只有50微米长，却由九个重叠的环和200多个羽毛状附属物组成——所有这些都必须被计数、测量、绘制和描述。最令人吃惊的是，希金斯和克里斯滕森发现这些生物拥有所有动物中最小的细胞。希金斯说：“一个只有40微米长的附属物，将包含多达七个特化的细胞——用于肌肉、神经、上皮的细胞。”
希金斯和克里斯滕森决定他们的新动物不适合任何现有的分类范畴，于是为它创建了一个新门——本质上是说，这是一个地球上独一无二的新动物群。希金斯选择的名字来源于拉丁语“lorica”，意为“紧身胸衣”，和“ferre”，意为“承载”，因为包裹这些动物的角质层环像腰带一样贴合它们。在铠甲动物门中，希金斯和克里斯滕森最初描述了3个属和5个物种。如今，已从世界各地的地点鉴定出70多个物种——甚至有一个在北太平洋海面以下五英里处被发现。这个名单还在不断增加：希金斯自己就有五种新的物种等待描述，它们来自路易斯安那州海岸。
尽管付出了漫长的努力，希金斯和克里斯滕森对铠甲动物的行为几乎一无所知。这些生物很难找到，一旦被捕获，通常在到达实验室之前就已经死亡。希金斯说：“我们见过的所有成年个体都已死亡。”克里斯滕森曾见过一只活的幼虫；它有两条附肢，像潜水员一样踢动。但由于成年个体没有鳍，这些附肢显然在动物成熟过程中经过几个阶段并脱落 successive 外骨骼时消失了。希金斯和克里斯滕森怀疑成年个体利用其羽毛状的头部附肢进行运动。希金斯说：“那些羽状物中有肌肉细胞，但铠甲动物是旋转它们还是挥动它们，我们只是不知道。”
动物学家也不知道铠甲动物吃什么，但猜测它们可能是寄生虫，因为它们狭窄的吻部似乎是为穿刺和吸吮而设计的。同样神秘的是铠甲动物的性生活。希金斯说，雄性有巨大而突出的睾丸，占据了腹部高达75%的空间，而雌性一次只产一到两个卵。卵也很大；单个卵可以占据雌性腹部的一半。据推测，雄性将精子包转移到雌性体内，但希金斯不能确定。“许多这些事情都取决于偶然的发现。你通过我们现在正在做的事情来发现它们，仔细检查每个样本，观察和搜索。”
关于其他一些小型底栖动物物种的交配习性，我们了解得更多。与铠甲动物一样，许多这些生物一次只产一个卵。产下数百个卵的动物（如许多鱼类）可以放心地遗弃它们的后代，因为它们的许多幼崽很可能在自然变幻莫测中存活下来。但这些小型底栖动物物种，像人类一样，繁殖的后代很少，因此它们必须嫉妒地守护它们，以确保它们度过幼年期。因此，雌雄同体的水螅，游走水螅（看起来像一个胶状椭圆形，嘴巴周围长着十几个粗壮的触手），在内部囊袋中孵化它的单个卵。只有当它的幼体接近成熟时，水螅才会将其释放到沙子中。许多涡虫（那些变形的扁形虫）也一次产一个卵，它们从生殖系统喷射出一种粘合剂，将其附着在沙粒上。然后它们用一种保护性分泌物覆盖卵，有效地将其密封在一个茧中。
当希金斯凝视着显微镜时，他现在发现了一个涡虫的胶囊，认出了那几乎金属般的金色光泽和精致的酒杯形状。他意识到，里面的幼年涡虫正试图出来，挣扎着，就像被塞进一个羽绒睡袋里的人一样。希金斯在叫别人来欣赏他孵化的涡虫之前说：“瞧，这可是我以前从未见过的。”他补充道，重新把眼睛凑到显微镜前，“我见过这些卵囊数百次了，但这还是我第一次看到它孵化。”
一旦涡虫最终获得自由，它便匆匆游走寻找食物。涡虫是捕食者，其中许多会用嘴里的镖状结构刺穿猎物；插入镖后，它们会将动物吸干。小型底栖动物中还有许多其他捕食者，以及一些杂食动物——线虫会攻击它们的同类小型底栖动物，但它们也吃藻类。正如希金斯所说，有一种线虫甚至有点像“农夫”。当它在沉积物中挖洞时，它会分泌一种黏液，这种黏液有两个作用：它能加固隧道，防止其坍塌，并作为藻类繁殖的肥料。当线虫稍后再次在隧道中蠕动时，它会发现一片新鲜的藻类可供取食。其他形式的小型底栖动物，如轮虫和腹毛动物，则像吸尘器一样，从沙子中吸食细菌、藻类和有机碎屑。希金斯说：“它们确实是这个系统的‘垃圾收集者’，吞噬了所有留在岸边沙子里的死细菌和浮游生物。”
这些微小动物在清洁海洋沙滩方面扮演着如此重要的角色，以至于动物学家现在认为，最健康的海滩和河口是那些拥有丰富多样的中型动物种群的地方。它们也是特别有前途的污染指标，因为正如希金斯所指出的，它们与沉积物持续接触。如果这些沉积物充满了污染物，中型动物种群往往会首先感受到影响。而且，由于中型动物处于食物链的低端，尤其是作为虾的主要食物来源，它们数量的任何下降都会影响它们之上的许多动物。希金斯说：“过去人们认为可以通过研究底栖鱼类来监测河口的健康状况；现在许多生态学家认为通过跟踪中型动物可以获得更全面的情况。”
尽管今天的沙粒动物搜寻没有发现任何新物种，但希金斯很高兴第一次看到涡虫孵化。他说：“即使在像我这样研究过多次的沙子中，也很难不看到新的东西，你以前从未见过的东西。但这就像我常告诉人们的那样：‘如果你去人们以前没去过的地方看，你会发现新东西。或者如果你在人们以前看过的地方更努力地看，你也会发现新东西。’”
对于那些希望能一睹这个隐藏世界的人，希金斯指出，只需要一些基本的博物学工具：一个用尼龙网固定在漏斗上制成的自制筛子；一个喷雾瓶用于冲洗；一个培养皿用于放置样本；以及一台至少放大25倍的立体显微镜。希金斯鼓励人们也用这些设备探索其他鲜为人知的栖息地，例如河石上的苔藓，或冰原上形成的小水坑。他说：“你会在所有这些地方找到动物，在某些情况下，你将是第一个看到它们的人。”新动物无处不在——甚至，正如希金斯的同事克里斯滕森最近发现的，在螃蟹壳背部的薄薄的泥浆中。他刮下那层薄膜，发现这种奇怪的蠕虫状新动物。希金斯说：“他仍在研究它，尚未命名；但它很可能被证明是另一个新门，或者至少是一个新的纲。”
他承认，生活在这些栖息地中的动物都不会是大型、迷人或大胆的。“它们也不会解决世界的经济问题。但我们寻找它们，因为我们需要尽可能多地了解那里存在什么；我们需要了解即使在海滩沙子中也能存在的生物多样性。”
然而，如果没有小型底栖动物，世界将会大不相同。希金斯说，一个没有小型底栖动物的海滩，就像一个没有火鸡秃鹫或其他食腐动物的森林。所有冲上岸的死物质——鱼、贝类、海藻——都会简单地堆积起来，细菌会不断滋生，直到海滩变得缺氧。取而代之的不是干净的海岸，而是一个黏糊糊、散发恶臭的泥滩。但正如佛罗里达海滩闪闪发光的沙子所证明的那样，世界并非如此，小型底栖动物确实存在——尽管大多数人类甚至不知道它们的存在。
