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【奥秘探索】大海的浪漫背后——探秘荧光海滩

时间:2019-02-14 23:50来源:学苑创造 点击:
主持:大脸兔
 
      没有月光的夜晚,漫步在海滩之上,你能看到的大海近乎全黑,但如果你细心观察,且足够幸运的话,或许你会看到你踏着浪花走过的水面下,有些许蓝光泛起,好似漫步在星河之上。
      2014年四月在大连海域出现的荧光海滩奇景就更为梦幻,每到夜晚,大片海水发出蓝莹莹的幽光,远望好似天上的银河坠入凡间。这是怎么回事呢?

      荧光海滩的幕后推手

     在荧光海滩的“制造工程”中,四种生物可谓是“幕后推手”。
      甲藻类可以算是最为常见的“荧光造型师”了,而甲藻中最为著名的“发光者”是夜光虫。当夜光虫周围的海水被搅动时,它就会因为受刺激而发出蓝光。大群夜光虫被惊扰之时,海面上就会出现大片荧荧的蓝光,这一现象又有“海火”之称。除了夜光虫,甲藻中还有许多其他成员也能形成荧光现象,如梨甲藻、舌甲藻类等。

▲显微镜下的夜光虫。(图片来源网络)
 
      除了甲藻类,发光水母的力量亦不容忽视。在电影《少年派的奇幻漂流》中,就出现过发光水母的曼妙身影。发光水母中最为有名的是维多利亚多管发光水母,它的伞盖不大,但伞盖下有一百余条放射状的辐管,从而让它有了“多管”之名。它在受到外物碰触之后,伞缘会发出暗绿色荧光。此外,还有像夜光游水母之类体型更大、群体数量更多的发光水母。这两种水母大多数时候都漂荡在海水的中上层。如果它们在种群大量繁殖之时被冲上海滩,那的确是一大美景。

▲各式各样的栉水母。(图片来源网络)
 
      第三种会发光的生物是萤乌贼。它的个头虽然才 7~8厘米长,但躯干上分布着上千个点状的发光器,而在它的第 4对腕足末端,还有 3个特别大的发光器。因此夜幕降临时,萤乌贼通身都变得荧光点点。到了初夏繁殖期,大量的萤乌贼从深海聚集到海面,进行热闹的繁殖活动,在交配完成后,它们中有很多会被海浪冲上海滩,那场面让天上的星空都黯然失色。
      还有一个类群不能忽视,那就是海洋中的各种甲壳动物。在大洋中常见的是磷虾类。磷虾的一大特点,就是在它的眼柄以及足的基部存在若干对能够发出荧光的发光器。有趣的是,某些种类的磷虾在受到惊扰后还能将装着发光物质的小囊“抛射”出去,以此来扰乱捕食者的视线,好让自己趁机逃脱。在近海海域,另一类更为常见的发光甲壳类动物是海萤。它们就像海中的萤火虫,在受到惊扰后发出荧光。

▲正在抛出发光物的磷虾。(图片来源网络)
 
      生物发光的原因

      这些生物发光的奇妙现象,一直让人们好奇不已。现在,生物发光的秘密已经逐渐被科学家们揭开了。
      这些生物最常用的发光方式,就是荧光素—荧光素酶系统。荧光素是一类小分子物质,能在荧光素酶的催化下释放出可见光。所以这些生物控制发光的方式,通常是将荧光素和荧光素酶分别存放,或让荧光素酶处于没有活性的状态;在受到刺激或需要发光时让二者结合或激活荧光素酶,从而发光。
      通常荧光素—荧光素酶发出的光大多是蓝色的,而维多利亚多管发光水母则多一个步骤,它通过荧光蛋白吸收荧光素—荧光素酶产生的蓝色光,转变成为绿色光再发出。

▲正在发光的维多利亚多管发光水母。(图片来源网络)
 
     生物发光对于生物本身有着重要的作用。对于像甲藻、发光水母、海萤这类受到扰动后发光的物种来说,发光主要是一种保护行为。有理论认为,当它们受到捕食者惊扰后,发光可以吸引更高级的掠食动物,从而保护自己。而对于能够主动发光的栉水母、萤乌贼、磷虾等,它们的发光则可能是一种交流和捕食的手段。例如有理论认为,头足类身上的发光器能让它跟夜空融为一体,方便它从上方向猎物发动攻击。

      浪漫的代价

     虽然生物发光看上去很浪漫,但并非所有生物发光都意味着美景。对于以夜光虫等为代表的甲藻类造成的荧光现象来说尤为如此。
     甲藻是赤潮生物的主要类群,而赤潮会造成海洋生物大量死亡。如果夜光虫大量出现,往往意味着水体中出现了大量营养物质,这往往是赤潮的前兆。
     在 2008年到 2009年夏天这段时期内,澳大利亚的吉普斯兰湖区令人惊讶地变成了荧光闪闪的蓝色湖泊,在黑暗中形成了一幅神奇的图景。发光性生物夜光虫罕见地以极大的密度出现,聚集在岸边,将整个湖变成了“夜光湖”。这是由于 2006年的山火和 2007年的洪水将大量有机物冲入了湖中,使得湖水中的藻类大量繁殖,从而诱发夜光虫爆发性生长,形成“荧光湖”的景象。
     所以,对于一些通常很少发生“荧光海滩”现象的地区,如果突然出现这一现象,那么就要提高警惕,对水质做好监测了。
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