哈哈哈哈哈哈 這是一個非常不錯的問題
海面發光現象還是比較常見的,曾經有過很多記載。本人多年前曾經在江蘇某地偶然見過,當時驚嘆不已。後來我查過資料,應該是發光甲藻造成的。
甲藻這種神奇的生物我曾經在這個回答中粗略介紹過
動物為什麽沒有細胞壁?
甲藻在分類學中坎坷的命運不再贅述,事實上由於其獨特的生理內容,即便是中文名稱都有非常多,如果你聽說的是溝鞭藻、雙鞭藻、渦鞭藻又或者是雙鞭毛蟲,其實都是在描述同一個概念。
形成藍眼淚的原因是一種被稱做夜光藻(Noctiluca scintillans)的甲藻。
由於甲藻獨特的內容,夜光藻也被稱為夜光蟲。我想讀過我之前回答的朋友們應該能get到這一點。夜光藻是單細胞生物,細胞呈透明球形,直徑約為200-2000μm。夜光藻體內不含葉綠素,營異營生活,依靠觸手捕食食物。腹面後端有凹縱溝,形成口部,口部之前有一根小鞭毛,鞭毛前有一個大觸手,觸手上具有黏膜。
雖然以藻命名,但是夜光藻是靠異營而不是靠光合作用生活的(所以也可以從蟲的角度來理解)。然而單細胞生物的世界充滿了驚奇。按照體內是否具有共生藻可將夜光藻分為兩類 [1] ,一類是體內不存在共生藻的紅夜光藻,另外一類是具有共生青綠藻(Pedinomonas noctilucae)的綠夜光藻。綠夜光藻可以依靠共生藻光合作用所提供能量存活,在食物豐盛的時候也會攝食。夜光藻的食性復雜,目前的研究認為夜光藻喜食矽藻和綠藻,也可以捕食細菌、魚卵甚至仔魚。
全球的夜光藻都是同一個物種,迄今為止夜光藻還是單種屬,在全球很多地方分布。
那麽平潭為什麽會出現藍眼淚這種現象呢?台灣省海洋大學在2018年發表過一篇研究報告 [2] ,於2016年4月-12月研究了福建省馬祖島附近的藍眼淚現象。研究認為閩江的汛期(4-6月)對海水鹽度和海水矽酸鹽含量有影響。在四月初的季節,溫度還比較低,處於20℃以下,由於汛期的原因,海水鹽度會由通常的35psu(即每升海水中含有35克鹽)下降到25psu之下。
在閩江汛期期間,降雨增加,河水裹挾著淡水,氮鹽、磷鹽和矽鹽進入到海洋中,使得海洋中矽藻等浮遊植物大量繁殖,而矽藻是夜光藻最喜愛的食物,在富營養鹽環境中,夜光藻族群會迅速壯大,形成藍眼淚的機率會極大地提升。該研究表明夜光藻會在溫度超過27℃的時候消失。而當溫度隨著時間推移再次降低到27℃之後,夜光藻並不會再次出現,研究認為限制夜光藻豐度的還有其他因素,如矽藻的數量,海水鹽度甚至風的內容。所以藍眼淚只會出現在每年4-9月的時間段。
那麽夜光藻是怎樣發光的呢?生物發光現象是非常常見的,例如螢火蟲、燈籠魚甚至鬼火。夜光藻發光依靠的是 熒光素-熒光素酶體系 ,在這個體系中發光受質熒光素(Luciferin)和熒光素酶(Luciferase)是分開的。當夜光藻受到外部刺激時,pH值會降低,接下來需要有熒光素接合蛋(luciferin binding proteins)去抓住熒光素(luciferin),熒光素氧化酶會氧化熒光素放出藍色生物光。發光方式為冷發光,發光過程並不會產生大量熱量。夜光藻的發光器位於表皮上,每個夜光藻大約含有一萬個發光源,每個發光源大小為0.5-1.5 µm,每個光源大約可放出十萬個個光子,發光大約永續80ms,依靠體內數量極多的發光源以及超大的族群數量,我們會見到藍眼淚的景象,但是這種光還是非常微弱的,最好選擇非常黑的場景下進行觀賞。網路上流傳的圖片基本上都是長曝光的產物。普通的海浪、劃水以及行船只能產生局部的藍眼淚現象。
目前的研究並沒有發現夜光藻發光的生態功能,但是據漁民反饋在有藍眼淚出現的夜晚會出現大量的丁香魚——日本鳀的幼體魚,體圓狀而側扁,身長2~3.5厘米。分布於中國東海,主要產地在福建、浙江兩省的近海水域。
最後我想澄清一點,造成藍眼淚現象的主要生物因素夜光藻在甲藻中也被歸類為赤潮(red tide)生物。目前的研究表明夜光藻本身並不含有毒素。但是夜光藻如果過量爆發,大量死亡之後是會消耗水體中很多氧氣的。我們只能說夜光藻可能會引發赤潮但是並不一定會引發赤潮。就像任何人都不能準確預測何時何地會出現藍眼淚一樣,我們也不能一口判定出現藍眼淚會引發赤潮。
目前的生態學研究僅僅發現了藍眼淚產生的原因,捕食夜光藻的生物物種還是未知的,對於食物鏈的認知並不完整。因此目前為止我們並不能完整地定性夜光藻的生態席位。
有一個基於衛星影像的研究 [3] 表明最近幾年紅色夜光藻的分布範圍在逐步擴大,可以到達海岸線之外330公裏,甚至適應更高的溫度,高達28-30℃。
我想平潭地區出現藍眼淚的原因也是基於此,可能隨著化肥使用的增加,使得河口地區的海水營養變得比之前更加豐富,進一步使得河口地區生物豐度增加。而夜光藻可以食用浮遊植物,這為藍眼淚的發生提供了良好的物質基礎。
目前也有學者成功地在實驗室培育出可供觀賞的夜光藻,我想隨著技術的發展我們可以更方便地觀賞藍眼淚。
參考
- ^ Harrison, P. J., Furuya, K., Glibert, P. M., Xu, J., Liu, H. B., Yin, K., … Ho, A. Y. T. (2011). Geographical distribution of red and green Noctiluca scintillans. Chinese Journal of Oceanology and Limnology, 29(4), 807–831. doi:10.1007/s00343-011-0510-z https://link.springer.com/article/10.1007/s00343-011-0510-z
- ^ Tsai, S.-F., Wu, L.-Y., Chou, W.-C., & Chiang, K.-P. (2018). The dynamics of a dominant dinoflagellate, Noctiluca scintillans , in the subtropical coastal waters of the Matsu archipelago. Marine Pollution Bulletin, 127, 553–558. doi:10.1016/j.marpolbul.2017.12.041 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0025326X17310743
- ^ Qi, L., Tsai, S., Chen, Y., Le, C., & Hu, C. (2019). In Search of Red Noctiluca scintillans Blooms in the East China Sea. Geophysical Research Letters. doi:10.1029/2019gl082667 https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2019GL082667