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有些海滩为何在夜晚会发光?

2019-10-31    来源:知否    浏览:97  

(原标题:Why Do Some Beaches Glow At Night?)

作者 | 天门山

出品 | 网易科技《知否》栏目组

夜晚到来时,有的海滩边的海水会像仙境般在发光,就像夜空中闪亮的群星落满海边!什么在发光,答案很简单,那是藻类生物体在发光。但是,这些藻类并非在每个沙滩都存在。

(生物体在海浪中的发光景象)

生物体发光是生物体内发生化学反应的结果,它是海洋生物之间传达信息的重要形式,也是科学家用来研究掠食者与猎物之间相互作用的重要切入点。

哪些海洋生物能发光?

具有发光能力的生物不只限于藻类,某些种类的细菌、水母、蠕虫、甲壳类动物和鱼类等其它海洋生物,也有这种独特的发光能力。在许多情况下,一些海洋动物吞食细菌或其他发光生物后,也获得发光能力。夏威夷的短尾乌贼就是这样的一个例子。

(夏威夷短尾乌贼)

多细胞生物被广泛认为具有这种能力,而一般具有生物发光能力的海洋生物,是被称作甲藻的单细胞生物(藻类)。

夜光藻属甲藻类,它在受到外来干扰时会快速发光。生物发光往往被用来对外来捕食者的抵御。在世界各地的沿海水域,都发现有甲藻存在。不过人类对它们能够发光的美好景象,却往往有诸多误解,称它们是“海鬼”或“海之幽灵”。

生物体发光是何颜色?

海的颜色看起来为何是蓝色的,而不是红色、粉红色或黄色的呢?找到这个答案需要光谱知识。我们从了解海水的深度开始。海洋太深了,太阳照射的光无法到达海底,因此几乎没有或很少从海底反射出来的光线。

海水对太阳光光谱中不同色光吸收程度不同。太阳光照射到海面上,光谱中的红色、黄色和绿色的光被水吸收,由于水分子的散射效应,蓝光被反射回来,我们看到的海水就是蓝色的了。

(可见光光谱)

由于与沙子和砾石的相互作用,海岸边的水分子更分散,从而导致光的更多散射。一些藻类(如夜光藻)具有吸收某些波长光的能力,然后反射蓝光,这给我们展现出一个充满星星般的海洋童话场景。

海洋生物发光的成因

生物发光是生物活体中发生的一种化学反应。由于热效应光比例低于20%,所以它被称为“冷光”。

这样的化学反应需要荧光素底物和荧光素酶,并且需要氧气存在。已经知道一些微生物本身产生荧光素。在氧气存在下,荧光素与荧光素酶反应形成氧荧光素和水,从而产生光并使氧化的荧光素失活。

(荧光素酶反应)

防御机制还是引诱手段?

许多生物体的发光是一种自身防御机制,或者是为了迷惑掠食者。吸血鬼鱿鱼(也叫幽灵蛸)就是这样一个例子。这种鱿鱼没有墨囊,喷出的是一种生物发光粘合液体,这让潜在的掠食者感到惊呆和迷惑。脆海星是另一类利用生物发光来分散掠食者注意力的海洋动物。它们通过肢体发光来迷惑掠食者,达到逃脱的目的。

(脆海星)

一些海洋生物把发光作为引诱猎物的手段。垂钓鱼(亦称鮟鱇鱼)是利用生物发光来吸引猎物的最著名的捕食者之一。这种鱼的头部很大,上面长着一种叫做灯丝的肉质生长物,灯丝像灯泡一样发光。由于好奇,小鱼们会靠近这些发光点,但很快就被该食肉动物吃掉了。小鱼们在成为牺牲品之前,无法看到隐藏在光芒背后的巨大而可怕的这种垂钓鱼。

一些海洋生物和陆地昆虫向我们展示了发光的奇幻景象,这再次表明大自然是一个多么令人着迷的世界。

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