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是什么让俄罗斯北极地区的雪地发出飘渺蓝光?海洋桡足类

研究人员在俄罗斯北极圈的白海生物工作站附近,发现雪地里的海洋桡足类发出了明亮的蓝光,这是该现象的第一笔目击纪录。 PHOTOGRAPH BY ALEXANDER

研究人员在俄罗斯北极圈的白海生物工作站附近,发现雪地里的海洋桡足类发出了明亮的蓝光,这是该现象的第一笔目击纪录。 PHOTOGRAPH BY ALEXANDER SEMENOV / WHITE SEA BIOLOGICAL STATION (WSBS MSU)

当科学家的步履扰动了这些被冲上岸的浮游生物时,它们就开始发光。 PHOTOGRAPH BY ALEXANDER SEMENOV / WHITE SEA BIOL

当科学家的步履扰动了这些被冲上岸的浮游生物时,它们就开始发光。 PHOTOGRAPH BY ALEXANDER SEMENOV / WHITE SEA BIOLOGICAL STATION (WSBS MSU)

(蜘蛛网eeook.com报道)据美国国家地理(撰文:ELIZABETH ANNE BROWN 编译:钟慧元):是什么让俄罗斯北极地区的雪地发出飘渺蓝光?能发出生物光的桡足类最近点亮了一处偏远田野工作站附近的雪地,这是该现象的首次目击记录。

远在高纬度的俄罗斯北极圈内,有一座位于白海(White Sea)岸边的偏远田野工作站。工作站的生物学家薇拉.艾蜜莉亚年科(Vera Emelianenko)在酷寒的12月晚上出去散步。跟她一起去的还有工作站分子生物学家的儿子米凯尔.纳拉廷(Mikhail Neretin),另外还有几只狗:一只巨型雪纳瑞犬和一只爱尔兰软毛㹴。

在冰寒的极区冷风中沿着霜冻的潮区岸边辛苦前进的同时,纳拉廷瞥见一处雪堆发出了蓝色的光芒。难不成艾蜜莉亚年科的手机掉了吗?

他们走过去想一探究竟,结果他们的脚印竟然成了一道飘渺的蓝。 「就像是雪里面的蓝色耶诞灯。」艾蜜莉亚年科说。

她弯下腰掬起一捧雪轻轻一捏,雪球变得更亮了!狗儿们冲到前面去的时候,留下了一道发光的足迹,仿佛北极光从天上渗进了雪里。

经过好几通激动的电话和传来传去的照片之后,工作站的生物学家和全俄罗斯各地的海洋科学家都对这项发现议论纷纷。艾蜜莉亚年科和纳拉廷带工作站的摄影师亚历山大.西门诺夫(Alexander Semenov)出去纪录那个光。西门诺夫说,为了让那些亮点发光,「我们在雪地里踩来踩去近两个小时。」

第二天,艾蜜莉亚年科把一团发光的雪球放到立体显微镜底下,想辨识出这个会生物发光的肇事者。在等待冰融化时,她用针头戳了戳其中的小碎屑,却没发现什么。但接着艾蜜莉年科就在半融化的培养皿中瞥见了一些桡足类,也就是微小的水生甲壳动物。她去戳它们的时候,这些小生物发出了微弱的蓝光。

这或许是北极地区发光雪的第一个有纪录的解释。多年来研究人员偶尔会目击到这种现象,但都没有做过严格的测试。

桡足类生活史

桡足类是仅仅只有几公厘长的超迷你甲壳动物,差不多是几粒沙子排成一排的长度。 「它们像是海中的小虫,」在蒙特里湾水族馆研究中心研究深海浮游动物的海洋生物学家史蒂芬.哈达克(Steven Haddock)说:「它们体型小、数量多,是很多生物的食物。」

它们虽然没有多少媒体曝光率、或文化呈现(只有一个很有名的例外,那就是《海绵宝宝》里面的桡足类「皮老板」),但根据某些估计,桡足类占海洋生物量的大多数。它们是被动的泳者,意思是说它们无法反抗水流。这次在培养皿中看见的桡足类──Metridia longa──往往在大海中被抛来抛去,从加拿大的哈德逊海峡、到缅因州海域和整个北极圈都有。

即使如此,Metridia也没有理由出现在白海岸边,莫斯科俄罗斯科学院的北极区海洋浮游动物专家克西妮亚.科索波柯娃(Ksenia Kosobokova)说。这类生物通常出现在更外海的地方,白天会迁徙至24-90公尺的深度,并在漆黑的夜里(几乎是冬季的常态)漂浮到距离海面几公尺处,科索波柯娃解释。

科索波柯娃说,实际状况应该是这些桡足类被强劲的水流困住了。白海的涨潮每天漫上海岸两次,冰寒的海水和其中一切会被冲进冰雪中的缝隙,这对对像桡足类这么弱的泳者来说,根本就是逃生无门。

第一次目击发光雪的那天(12月1日),潮水可能特别猛烈。当时即将新月,距离2021最接近的近地点也只剩三天(近地点就是月亮离地球最近的那一天)。这两种状况都会让潮水特别大。但12月16日的第二轮目击,则显示未必需要一年一度的月相轮回才能造就让雪地发光的条件。

桡足类如何发光

大多数生物发光来自萤光素(luciferin,一种可以储存能量的小分子)的氧化。萤光素单独存在的时候,会发出非常微弱的稳定光芒;但跟另一种酵素萤光素酶(luciferase)结合的时候,反应就会加速,并变成强烈的光芒。

「所以它们体内这两者都有,有发光分子、也有加速分子。」哈达克解释说。对某些桡足类来说,萤光素和萤光素酶是在体内反应,但Metridia longa的头部和身体都有腺体,可将发光物质排出。 「它们会同时喷出这两种分子,在水中形成一小簇光芒。」

科学家相信,Metridia和其他桡足类把生物光当成一种防御手段。 「有一种看法认为,这种光可以让捕食者吓一跳,让它们把当事桡足类吐出来」或是让对方分心,时间长到足够桡足类逃走,加州大学圣塔芭芭拉分校的演化生态与海洋生物学家陶德.奥克利(Todd Oakley)说。

鬼魅萤光

科索波柯娃猜想,那些窝在雪上的桡足类正在逐渐凋零,不过还是活的──毕竟,北极区的浮游生物对冰冻的低温并不陌生。但生物发光专家说,它们也可能已经死掉了,所以它们的蓝光才会那么隐约。

就像某些笨手笨脚的孩子都有过的惨痛教训,如果你不小心把萤火虫捏扁了,它们也还是会发光的。

「我们的科学样本也会这样,」哈达克补充道:「你搜集到一只生物,放进冷冻库准备以后再研究。等你把它拿出来的时候,它会慢慢地开始发光──它们体内的化学物质还是能发生反应的。」

加州大学圣塔芭芭拉分校的研究生艾蜜莉.刘(Emily Lau)研究的是鱼类和介形类甲壳动物(ostracod)生物发光背后的生物化学。介形类是桡足类的表亲,看起来就像是长了眼珠子的芝麻。 「你可以把它们弄干,等它们死掉之后再在水里碾碎,它们也还是会发出生物光。」她解释说。

「只要还有萤光素存在,就会产生生物发光。」刘说。

约根.拜尔格(Jorgen Berge)是挪威北极区大学的教授,研究的是极区夜晚和北极区的海洋生态系。他说,要说这场发光秀是桡足类造成,可能为时尚早。拜尔格曾经在挪威斯瓦巴群岛(Svalbard)海岸上的雪里观察到类似的沉积物,他相信一团团的旋鞭毛藻(dinoflagellate)会更说得过去。那是一种单细胞藻类,也会生物发光(不过他并未测试那些地点去确认组成)。

许多精彩的海洋「生物发光秀」,功臣都是旋鞭毛藻──像是波多黎各的「萤光海湾」,在那里玩水的人可以把发光的海水泼洒在彼此身上,还有在加州外海游泳的海豚也会在身后留下一道飘渺发光痕迹。

「你的注意力很容易就会被引到〔样本里 〕更大的生物身上。」拜尔格解释说。但是在样本里辨识出一种会发生物光的生物,并不代表另一种较不显眼的生物就不会。不过,拜尔格也同意,这种光特别明亮,就算以涡鞭藻的标准来看也是。

或许最令人意外的事,是一座已经营运了八十多年的生物工作站,之前竟然都没有人看过会发亮的雪──只有24岁的艾蜜莉亚年科和18岁的奈拉廷看到。这可能是因为大部分的人不会在北极区12月的夜晚出门散步,科索波柯娃说。那可不怎么舒适宜人。 「我们那边还有熊啊狼啊什么的。」西门诺夫补充说。

不过这些年轻生物学家的锐利双眼、还有对寒冷的忍耐是有回报的。 「如果你愿意保有孩子般的好奇心,外面多的是各种神秘事物。」哈达克说。

西门诺夫也同意。 「你绝对想不到,眼皮底下竟然还会有你不知道的美景存在。」




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