地球上最奇麗的光芒

蘇光陸

在漆黑冰冷的海底,無數(shù)的發(fā)光生物如繁星閃爍,讓死寂的世界頓生活力?

它們?yōu)槭裁茨馨l(fā)散不同顏色的光芒?它們發(fā)光的潛在目的是什么?

海洋發(fā)光生物研究竟蘊(yùn)涵著重要的軍事意義——

地球之所以瑰麗是因它擁有浩瀚的海洋,海洋之所以神秘是因為它有紛繁深邃的世界?

人類對海洋的了解還不如對月球了解的多?有科學(xué)家斷言:將人類探索外太空領(lǐng)域的經(jīng)費(fèi)完全用于研究海洋,一定會給我們的生活帶來質(zhì)的飛躍?僅以海面以下220~1000米中層海洋為例,那里存在著地球上最豐富的生態(tài)系統(tǒng),其間的生物數(shù)量比陸地上的生物總量還多,而我們已知的生物還不足全部的5%?因為自身能夠發(fā)光,所以科學(xué)家最早對發(fā)光生物產(chǎn)生了興趣?

是信息,也是武器

中層海域的生物大多數(shù)都會發(fā)光,而且發(fā)光的形式千差萬別,異彩紛呈?它們通過發(fā)出迷惑性光點?閃光?脈沖?微光?逐漸擴(kuò)散的光環(huán)?持續(xù)穩(wěn)定的光亮和猛然射出亮光來偽裝自己?一些光點非常弱小,如鞭毛蟲發(fā)出的光只有1‰瓦特,持續(xù)時間只有1/10秒?而一些水母所發(fā)出的藍(lán)色光環(huán)可以傳播1公里甚至更遠(yuǎn)的地方?一些發(fā)光魚用自身特殊的發(fā)光裝置進(jìn)行照明,或引誘獵物,或迷惑敵人?當(dāng)然,福禍相倚,利害并存,發(fā)光也會暴露自己的目標(biāo),成為人家的美餐?

由于進(jìn)化的原因,大多數(shù)生物只能發(fā)出藍(lán)—綠色光,極少生物可以發(fā)出紅色光?但是海蛾魚不但能夠看到紅色光,而且能夠通過其眼睛下方的器官發(fā)出紅色光,照亮獵物或與同類取得聯(lián)系?它的這個器官就像是手電和紅外瞄準(zhǔn)器?只有芝麻大小的海螢火蟲能夠噴射閃亮的光點,光點懸浮在水中,它接連再噴射,使大小一致的光點排列成一條亮線,有點像焰火彎屈下落的樣子?別以為它是在玩耍,其實這正是海螢火蟲求偶的信號?有意交配的雌性會游至光點的頂部,與其成就好事?肉眼剛能見到的生物,居然身懷如此絕技,不得不令人嘆為觀止?

有一種能發(fā)出強(qiáng)光的魚形狀酷似亞馬孫流域的食人魚,它的光是從鰓后的一根管子迸射出來,而且總是在危險臨近的一剎那,它會恰到好處地照向敵人的臉,那強(qiáng)度足以使對方立刻喪失視覺?比較而言,烏賊釋放的墨汁實在是太小的伎倆了?

只要是光,它的科學(xué)道理都是一樣的:圍繞原子核,以常規(guī)軌道旋轉(zhuǎn)的電子,受到加熱時被賦予能量,于是移動到更高的軌道旋轉(zhuǎn)?當(dāng)電子返回其原來軌道時,便以光的形式釋放一些能量?在生物發(fā)光現(xiàn)象中,電子通過兩種化學(xué)物質(zhì)的協(xié)同作用得到推動,一種叫蟲熒光素酶,由它刺激另一種化學(xué)物質(zhì)——蟲熒光素,并使其發(fā)生氧化,推動電子移至更高的軌道,軌道降低時電子發(fā)光?

艱難探測

我們之所以對大海知之甚少,就是因為探測艱難,不能親眼所見就不能輕易得出結(jié)論?發(fā)光生物敏感詭秘,探測起來就更是難上加難了?

在海洋科學(xué)考察領(lǐng)域有一個怪現(xiàn)象:獲取標(biāo)本的工具在一兩千年內(nèi)沒有什么變化——就是用拖網(wǎng)往上拽?可不是什么東西都能拽上來的,那些行動敏捷?形狀微小的東西,拖網(wǎng)是無論如何也拽不上來的?對發(fā)光生物而言,用拖網(wǎng)就如大海撈針?

美國佛羅里達(dá)哈博布朗奇海洋學(xué)院的生物發(fā)光專家?該項研究的世界上一流科學(xué)家伊迪思?偉特是世界上探測到發(fā)光生物數(shù)量最多的科學(xué)家,尤其在探測手段方面作出了開創(chuàng)性的貢獻(xiàn)?

以往,有人嘗試將傳感器和攝影機(jī)置于密閉的容器中放入海底,測定水中的光亮度?可是,由于考察船的晃動引起水中儀器上下移動,結(jié)果使生物受到刺激,其生理活動發(fā)生變化,使探測獲得的數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確?

因為與軍方的合作有時間約定,一旦違約是要負(fù)法律責(zé)任的?急中生智,偉特從倉庫找來網(wǎng)線,纏在一個金屬圈上,將其固定于深?？瓶紳撏?讓潛艇上的攝像機(jī)對準(zhǔn)網(wǎng)面……就是用這種辦法,偉特獲得了充分的一手資料,精確計算出特定海域的每立方米海水中所含的發(fā)光生物數(shù)目?

后來偉特與她的研究小組用半年時間研制出一臺“大容量限制性刺激深海光度計”?該儀器在海底能以每秒20升海水和蜉蝣生物泵入一個堅固的輕型采水箱?這個水箱容積很大,可以獲取速度很快的生物,并使它們在箱內(nèi)停留足夠長的時間,以便讓光纖拍攝儀器記錄和測定某個生物所發(fā)出的光?他們以每升海水中所含有的光子數(shù)目來計算生物光的大小?持續(xù)時間和光的亮度,是目前檢測海洋發(fā)光生物的最有效的方法?

偉特早在自己讀研究生時就通過對腰鞭毛蟲的研究,得出了生物的第一次發(fā)光最明亮,并摸索出記錄發(fā)光生物發(fā)光頻率的最佳方式,在生物發(fā)光研究領(lǐng)域確立了自己的重要地位?美國海軍的全部生物發(fā)光數(shù)據(jù)庫,就是與她合作的產(chǎn)物?

軍事應(yīng)用在先

以往人們認(rèn)為美國科學(xué)界的習(xí)慣做法,是將自己的最新成果提供給軍方優(yōu)先使用?其實這是誤解,積極的一方不是科學(xué)家而是軍方?美國國防部有專門的機(jī)構(gòu)整天關(guān)注著前沿科技的最新進(jìn)展,只要與軍事有關(guān)聯(lián),他們便會立即找上門提供贊助支持,條件就是優(yōu)先使用?

海洋中任何動靜,小到潛水員?魚雷,大到潛艇?登陸艦都會刺激浮游生物發(fā)光?如果在某處海底安裝檢測儀器,根據(jù)浮游生物發(fā)光變化規(guī)律,就能比雷達(dá)還靈敏地獲得軍事情報?實踐證明,撇開所有科學(xué)設(shè)施,單靠發(fā)光生物的變化可以及時追蹤到大西洋游弋的不同國籍的潛艇?航空母艦的艦載機(jī)駕駛員在執(zhí)行完任務(wù)后,如果聯(lián)系儀器發(fā)生故障,可以通過跟蹤航母留下的生物發(fā)光痕跡,輕松找到航母?在海灣戰(zhàn)爭期間,美國海軍陸戰(zhàn)隊為了避免生物發(fā)光可能招致的行蹤暴露,不得不數(shù)次改變自己的登陸地點?

此次軍方與伊迪思?偉特的合作,主要是希望通過偉特的最新成果,為軍方畫出世界范圍生物發(fā)光的區(qū)域位置?數(shù)量和季節(jié)性變化情況?在使用潛水艇和實施夜間行動的軍事領(lǐng)域,及時準(zhǔn)確獲得這些情報非常重要?

最新發(fā)現(xiàn)

原來科學(xué)家認(rèn)為大海只有壓力?溫度和亮度的區(qū)別,可是它們對海洋生物的具體影響卻不十分清楚?通過對發(fā)光生物的研究,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)海洋有著深度組織結(jié)構(gòu)和階層差異?以微小的甲殼類動物和橈足動物為例,它們一般聚集在保持一定鹽度和溫度的水域,并在那里覓食,進(jìn)而使以它們?yōu)槭车聂~類也經(jīng)常光顧這一深度的海域,并逐漸適應(yīng)了這里的一切?

伊迪思?偉特一直想從發(fā)光生物的生理上找出它們發(fā)光的原因,可是難度相當(dāng)之大,原因是還不能真正在原始的狀態(tài)下接近它們?偉特發(fā)現(xiàn)根據(jù)海洋生物所發(fā)出的光的類型和持續(xù)時間,就可以辨別許多生物,比如水母,它在黑暗中可能呈現(xiàn)出一個明亮的圓環(huán),而且圓環(huán)和持續(xù)時間會根據(jù)需要有不同的變化?彼此聯(lián)系時,光環(huán)暗淡而有節(jié)奏,在遇到危險或是污染嚴(yán)重時,光環(huán)就顯得明亮而急促,毫無疑問是在警告天敵同類?

水母這種地球上最原始的生物竟有如此的智慧,一時間引起很多生物學(xué)家的極大興趣,他們高度贊揚(yáng)偉特的發(fā)現(xiàn)豐富了海洋生命科學(xué)的研究內(nèi)容?

現(xiàn)在,偉特還在為如何獲得發(fā)光生物們最真實的情況而苦惱?以前雖然取得了一定的成績,可是伊迪思?偉特認(rèn)為,那還僅僅是表面化的東西,唯有在完全沒有被它們察覺的情況下,才能進(jìn)入發(fā)光生物的未知世界,真正弄清它們每一次發(fā)光的具體用意?已經(jīng)用了10年時間,仍舊沒有解決這個難題?

在不久前被命名為“海之眼”的實驗中,他們已經(jīng)接近了成功,來自海底的照片顯示,儀器發(fā)出的光沒有使發(fā)光的“幽靈們”受到驚嚇?但將所有的照片拼接到一塊分析,發(fā)光“幽靈們”還是或多或少受到了儀器光線的干擾,因為它們幾乎在同時改變了自己的游動方向,并且一起發(fā)出異樣的光芒?

偉特稱這種光是地球上最奇麗的光芒?遺憾的是我們對它還知之甚少,所以它就更顯得神秘詭異?