Thursday, Nov. 27, 2014

     

深海的色彩

海是什麼顏色的?

你可能在上海附近見過混雜著泥沙的黃色的海;你也可能見過因為很多浮游植物而呈現綠色的海,不過我想大多數人對於「海的色彩」這個話題,第一反應還是「藍色」。為什麼是「藍色」?海真的是藍色的嗎?

要解答這個問題,就讓我們先來看看光線在水中的傳播吧。當陽光照射在海面上時,紅光、橙光這些波長較長的光,基本上就是直接一頭紮進水中,勇往直前 直至被完全吸收。而藍光、紫光這些波長較短的光,卻是只要稍微碰壁,就會向四周散射或者反射回來,只有少量會被吸收。我們看到的大海的藍色就是這些被散射 和反射回來的藍色光。另外,紅光、橙光、黃光這些長波長的光能量較低,它們能穿透海水的距離很短,到水深100米處就被吸收得差不多了;而綠光和藍光的能 量比較高,也就能穿透更多的海水,到達大約水深200米的地方。所以海水越深,我們看到的藍色也就越深。

▲水在海水中的傳播

但,就是這些反射到我們眼睛裡的藍光矇蔽了我們,讓我們忽略了一個重要的事實——由於大多數的光線無法穿過比200米更深的水域,所以,在我們所能看到的藍色以下,還存在著一個更為廣闊的幽暗世界,那,就是深海。

地球上的海洋的平均深度是3800米,最深的馬里亞納海溝甚至深達10911米,就算把世界最高峰珠穆朗瑪峰(海拔高度8844米)填進去,也還差 2000多米無法將其填滿。然而,這佔到海洋總體積85%的巨大空間,卻長期以來處於被忽略的狀態。事實上,如果考慮到深海佔據了海洋的大部分,我們應該 說「黑色的大海」比「藍色的大海」更加確切。

不,我們也不能就此說深海就是全然的一片漆黑世界。就像宇宙空間存在著眾多發散著光芒的星辰一樣,深海也閃爍著星星點點的光芒。那是什麼?請別忘 記,地球是一個充滿了生命奇蹟的星球。深海也同樣如此。這一廣闊的空間是地球上最大的生物棲息地,也是地球上最大的生命儲存庫。到目前為止,科學家已知的 動植物種數是約200萬種,而據估計,深海中可能還有1300萬到3000萬個物種尚待我們發現。而這些生物的色彩,也構成了深海色彩的一部分。接下來, 我們就看看水深200米以下那些生物的色彩吧。

無色

在一個沒有隱蔽所可供躲藏的地方,最簡單的隱藏策略就是把自己變成透明的。大量的動物都想方設法把自己變得更加透明,讓別人難以看見。比如玻璃章魚,全身上下唯一不透明的地方就是它的腸道。而這些腸道總是維持垂直,讓其製造出的陰影減到最少。

▲玻璃章魚

而對於一些無法變得透明的部位,一些生物會使用一項叫做「發光消影」的技術,用生物光來消除不透明部分的陰影,通過調整發光器的亮度,它能把自身體 色調到與周圍環境的光線亮度一致,這也能起到「透明化」的作用。這項技術對於那些在不同水層間上下遷徙的深海生物尤其有用,能讓它們不論是在明亮的海水上 層還是幽暗的海水中層都能遊刃有餘。銀斧魚Argyropelecus olfersi和圓罩魚Cyclothone是使用這項技術的個中好手。遠在人類第二次世界大戰在飛機上利用這項技術之前,它們就早已將其利用得爐火純青 了。

然而,「道高一尺、魔高一丈」這句話在生物界中可謂屢試不爽。捕食者總有相應的策略來對付獵物的小伎倆。——某些魷魚戴著偏光鏡,可以看到那些幾乎完全透明的生物;也有一些動物戴著黃色濾鏡,這會讓對方的發光器呈現綠色從而暴露行蹤。

紅色

海洋中水深200-1000米的地帶被稱為「微光帶」,光合作用在這裡已經無法進行。但仍然存在白天和黑夜的分野。很多生活在這裡的生物都是紅色的——由於不存在可以把紅色反射出來的紅光,它們看起來就是黑色的,這讓它們得以完美地融入環境之中。

▲來自新西蘭的深海魚—橘棘鯛,一些洗髮乳含有從它身上提取的油

為什麼不乾脆變成透明的?有時候不透明也很有必要。比如說一種最近才發現的水母Lampocteis cruentiventer(意為「血紅色肚皮的水母),它的胃是深血紅色的,目的是為了掩蓋它吃進肚子裡的生物所發出的生物光,不讓自己在大塊朵頤之際 變成其他生物的獵物。

同樣,捕食者也針對這些紅色生物開發了相應的秘密武器。比如巨口魚,它能用發射紅外光的方法,去照亮這些本應消彌於黑暗中的紅色生物,讓它們再無所 遁形。由於大多數的深海魚類對紅光都不敏感,這些發出紅光的捕食者能夠得以悄悄接近獵物而不被其發現,它們簡直就像戴了夜視鏡一樣。

藍色

水深1000米以下,就再沒有任何光線可以穿透進來了。由於捕食、防衛和吸引配偶的需要,很多生活在這裡的生物都會發出藍色的生物光,為什麼呢?想 想我們剛才說的內容就知道了——因為藍光是在海中能夠傳得最遠的光,當然發藍光效果最好啦。也因為如此,這裡的大多數生物也都只能分辨出藍光。

顯眼的藍色可以成為很好的報警訊號。環礁水母在受到驚擾的時候,身上會像放焰火一樣發出一圈圈閃亮的光芒,其亮度可吸引100米外的掠食者的注意。這種焰火表演就像警鈴一樣,足以把接近它的生物嚇一大跳。不想被隨後趕來的捕食者吃掉?那還是趕緊溜之大吉吧。

▲環礁水母的煙火秀

黑色

在一片漆黑的大背景下,把自己的體色變成黑色是一件理所當然的事,幾乎和變成透明具有一樣的效果。有好幾種鮟鱇和章魚是近乎黑色的,也就不那麼奇怪 了。也有很多生物採取的是將透明與黑色相結合的策略,比如黑水母:除了透明的凝膠組織以外,它還有一個深黑色的絨布狀傘膜,兩者的配合讓它成了一個像黑洞 一般的物體,能吞噬所有觸及它的光線。

另一個值得說說的動物是凸眼玻璃烏賊。它遇到敵害的時候,首先採取的策略是通過往體腔裡注水的方法,讓自己變得透明。如果這招沒有效,它才採用烏賊 通常採用的墨汁策略,只不過一般烏賊噴墨汁是往體外噴,而這種章魚卻是往自己肚子裡噴,噴墨汁的結果就是讓自己整個變成黑色,隱入漆黑的深海當中。

▲凸眼玻璃烏賊

黃色

黃色光在深海是一種很少見的光,因此大多數深海生物都無法察覺到它。然而,屬於環節動物的浮蠶Tomopteris sp偏偏就利用了這種顏色的光作為自己生物發光的色彩。浮蠶本身的顏色並不固定,它們身體的色彩往往取決於最近吃的什麼食物。然而,那道流動於它們附肢末 端的黃色光芒卻是辨認這些動物的標誌。科學家至今不知道這種生物光的作用,這難道是它們在黑暗中辨認同伴的秘密信號?

▲浮蠶屬生物

白色

就像很多洞穴生物一樣,很多生活在深海底部的動物都由於缺乏色素而呈現出白色。它們和生活在深海中層的生物有一個很大的不同,就是它們有地方可以隱藏。海底的沙礫、以及一些固著生活的生物,都為生活在海底的生物提供了很好的隱蔽處。因此,擁有淺色的身體也就不那麼可怕了。

▲Yeti Crab,這個瓶刷子一樣的生物被翻譯成「基多長毛怪」,日本人一發現它,就立刻推出了以它為藍本的毛絨玩具,結果在市場上大賣

轉載自 科學松鼠會,作者:化石

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科學松鼠會是中國一個致力於在大眾文化層面傳播科學的非營利機構,成立於2008年4月。松鼠會匯聚了當代最優秀的一批華語青年科學傳播者,旨在「剝開科學的堅果,幫助人們領略科學之美妙」。願景:讓科學流行起來;價值觀:嚴謹有容,獨立客觀

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