地球上最奇麗的光芒

蘇光陸

在漆黑冰冷的海底,無數的發光生物如繁星閃爍,讓死寂的世界頓生活力?

它們為什么能發散不同顏色的光芒?它們發光的潛在目的是什么?

海洋發光生物研究竟蘊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?有科學家斷言:將人類探索外太空領域的經費完全用于研究海洋,一定會給我們的生活帶來質的飛躍?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系統,其間的生物數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%?因為自身能夠發光,所以科學家最早對發光生物產生了興趣?

是信息,也是武器

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

由于進化的原因,大多數生物只能發出藍—綠色光,極少生物可以發出紅色光?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出紅色光,照亮獵物或與同類取得聯系?它的這個器官就像是手電和紅外瞄準器?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?

有一種能發出強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,它的科學道理都是一樣的:圍繞原子核,以常規軌道旋轉的電子,受到加熱時被賦予能量,于是移動到更高的軌道旋轉?當電子返回其原來軌道時,便以光的形式釋放一些能量?在生物發光現象中,電子通過兩種化學物質的協同作用得到推動,一種叫蟲熒光素酶,由它刺激另一種化學物質——蟲熒光素,并使其發生氧化,推動電子移至更高的軌道,軌道降低時電子發光?

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論?發光生物敏感詭秘,探測起來就更是難上加難了?

在海洋科學考察領域有一個怪現象:獲取標本的工具在一兩千年內沒有什么變化——就是用拖網往上拽?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,拖網是無論如何也拽不上來的?對發光生物而言,用拖網就如大海撈針?

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

以往,有人嘗試將傳感器和攝影機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,結果使生物受到刺激,其生理活動發生變化,使探測獲得的數據不夠準確?

因為與軍方的合作有時間約定,一旦違約是要負法律責任的?急中生智,偉特從倉庫找來網線,纏在一個金屬圈上,將其固定于深海科考潛艇上,讓潛艇上的攝像機對準網面……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光生物數目?

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出的光?他們以每升海水中所含有的光子數目來計算生物光的大小?持續時間和光的亮度,是目前檢測海洋發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光最明亮,并摸索出記錄發光生物發光頻率的最佳方式,在生物發光研究領域確立了自己的重要地位?美國海軍的全部生物發光數據庫,就是與她合作的產物?

軍事應用在先

以往人們認為美國科學界的習慣做法,是將自己的最新成果提供給軍方優先使用?其實這是誤解,積極的一方不是科學家而是軍方?美國國防部有專門的機構整天關注著前沿科技的最新進展,只要與軍事有關聯,他們便會立即找上門提供贊助支持,條件就是優先使用?

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光?如果在某處海底安裝檢測儀器,根據浮游生物發光變化規律,就能比雷達還靈敏地獲得軍事情報?實踐證明,撇開所有科學設施,單靠發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?航空母艦的艦載機駕駛員在執行完任務后,如果聯系儀器發生故障,可以通過跟蹤航母留下的生物發光痕跡,輕松找到航母?在海灣戰爭期間,美國海軍陸戰隊為了避免生物發光可能招致的行蹤暴露,不得不數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光的區域位置?數量和季節性變化情況?在使用潛水艇和實施夜間行動的軍事領域,及時準確獲得這些情報非常重要?

最新發現

原來科學家認為大海只有壓力?溫度和亮度的區別,可是它們對海洋生物的具體影響卻不十分清楚?通過對發光生物的研究,科學家發現海洋有著深度組織結構和階層差異?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,進而使以它們為食的魚類也經常光顧這一深度的海域,并逐漸適應了這里的一切?

伊迪思?偉特一直想從發光生物的生理上找出它們發光的原因,可是難度相當之大,原因是還不能真正在原始的狀態下接近它們?偉特發現根據海洋生物所發出的光的類型和持續時間,就可以辨別許多生物,比如水母,它在黑暗中可能呈現出一個明亮的圓環,而且圓環和持續時間會根據需要有不同的變化?彼此聯系時,光環暗淡而有節奏,在遇到危險或是污染嚴重時,光環就顯得明亮而急促,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家的極大興趣,他們高度贊揚偉特的發現豐富了海洋生命科學的研究內容?

現在,偉特還在為如何獲得發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,才能進入發光生物的未知世界,真正弄清它們每一次發光的具體用意?已經用了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,他們已經接近了成功,來自海底的照片顯示,儀器發出的光沒有使發光的“幽靈們”受到驚嚇?但將所有的照片拼接到一塊分析,發光“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?