海洋動物的色彩信號

編譯 楊景玲

海洋動物的色彩信號

編譯 楊景玲

科學家早就知道，在動物世界中色彩的主要作用是警告、擇偶和偽裝。而在最近20年中，科學家又發現，色彩還是海洋動物彼此識別的一個重要手段。

2007年9月的一天，澳大利亞海洋生物學家賈斯汀·馬歇爾攜帶一部水下攝像機和一個紅色過濾鏡從斐濟島的一個淺灘處開始下潛，不一會兒就下潛到了珊瑚礁水域。珊瑚礁可謂世界上色彩最豐富、最艷麗的地方，在各種顏色的“轟擊”下，馬歇爾很快就有了感官超載的感覺。他將閃光燈對準一大片珊瑚叢，上面的珊瑚枝顯現出暗紅色。可當他關掉閃光燈后，珊瑚枝又變成了藍色、綠色、紫色和黃色。在這個深度，紅色不再是一種可見光，因為較長波長的光幾乎都被水分子、水中漂浮物，以及其他微小顆粒完全吸收掉了，這也正是珊瑚礁魚為什么大都呈現藍色或黃色的原因。

馬歇爾醉心于研究珊瑚礁動物，每年都要到斐濟島去觀察、研究珊瑚礁動物。他目前正在進行一項研究——珊瑚礁魚是如何利用顏色進行信息交流的，而這與他一直迷惑不解的一個問題有關：為什么一些珊瑚礁魚的身上生有醒目的紅色斑塊？

1 利用色彩進行偽裝

一團五顏六色的魚群朝著馬歇爾游來，在濃郁、艷麗的珊瑚礁背景色的烘托下，遠遠看上去就像一大塊色塊在晃動。

科學家早已知道，在動物世界中，色彩的主要作用是警告和擇偶，除此之外，還有偽裝作用。最近20年中，科學家又發現，色彩還是海洋動物識別彼此的一個重要手段。研究發現，動物眼中的色彩和人類眼中的色彩在作用機制和用途方面存在很大差異。

為了解魚眼是怎樣看物體以及看到了什么，馬歇爾對各種珊瑚礁魚的眼結構進行了分析，還測量了從珊瑚礁表體反射回來的光的波長。結果發現，雀鯛、隆頭魚和皇帝神仙魚身上的黃色、藍色能與珊瑚礁背景色很好地融合在一起，而這為它們提供了免遭掠食動物攻擊的有效偽裝。

皇帝神仙魚閃現出的黃色、紫色和白色光波，與珊瑚礁背景融為一體。

馬歇爾沿著珊瑚礁邊緣繼續下潛，一團五顏六色的魚群朝他游來，在濃郁、艷麗的珊瑚礁背景色的烘托下，遠遠看上去就像一大塊色塊在晃動，讓人無法分辨出其中任何一條魚來。當他再靠近一些時，就看到了皇帝神仙魚身上閃現出的黃色、紫色和白色光波。最新研究表明，當皇帝神仙魚在珊瑚礁復雜的背景色下游動時，在一定距離外，它們身上的彩色斑點和條紋混淆在一起，并與珊瑚礁背景融為一體，從而模糊了掠食動物的大腦。

接著，馬歇爾又看見了一只章魚，它正將它的一條腕足插入石縫中，似乎在探摸里面有無獵物。一只螃蟹被趕了出來，章魚迅速將它的長腕觸及地面，形成一個“網”，橫亙在螃蟹的逃跑路線上。一剎那，這“網”就變成了近乎透明的白色。螃蟹似乎沒有看到章魚的“網”，仍沿原來的逃跑路線向前逃奔，結果一頭扎進“網”中。章魚迅速收“網”，然后將美味送入口中。

章魚可謂是海洋中的變色大師，它能根據不同的背景色變幻出與環境幾乎完全一致的顏色和圖案樣式。科學家通過解剖章魚眼睛發現，章魚竟然是色盲，其視網膜缺乏接收和加工顏色的細胞。它變化身體顏色完全是一種偽裝詭計。

章魚可謂海洋中的變色大師，能根據不同的背景色變幻出與環境完全一致的顏色和圖案樣式。

2 利用色彩談情說愛

馬歇爾看見，一條雄性隆頭魚在面對一條雌性隆頭魚時突然豎起了自己的背鰭，與此同時，有數條藍色光環迅速穿過它的全身。

對很多種類的珊瑚魚來說，顏色除了用來偽裝外，還可用作談情說愛的“語言”，只不過這種“語言”稍縱即逝，只存在于短暫的一剎那間。許多生活在珊瑚礁里的魚在求偶交配時可以在短短數秒鐘內變換身體顏色，一俟求偶結束又

變回原來的顏色。在一片隨著水流不斷搖擺的海葵上面，馬歇爾看見一條雄性隆頭魚在面對一條雌性隆頭魚時突然豎起了自己的背鰭，與此同時，有數條藍色光環迅速穿過它的全身。在雄魚的“激光展示”刺激下，雌魚隨雄魚一起乘一股上升水流扶搖而上，同時釋放出大量卵子。交配結束后，雄魚立刻變回原來的土褐色。要知道，雄魚在發光的一瞬間讓它自己處在了一種極度的危險之中，它可能因此被附近的掠食者發現。因此，迅速恢復原來的色彩對它來說至關重要。這種快速變化的能力來自于一種叫做色素體的皮膚細胞。在神經元和激素的共同作用下，色素體通過色素以及對光的控制制造出各種顏色和圖案。

雄性隆頭魚在面對一條雌性隆頭魚時豎起自己的背鰭，同時進行“激光展示”：數條藍色光環迅速穿過全身

為識別各種色彩，許多珊瑚礁動物進化出了世界上最復雜的眼睛結構。新的研究顯示，包括螳螂蝦在內的許多口足目動物最多可擁有16種視色素，其中一些能感覺紫外光和紅外光，甚至還能感覺偏振光，包括線偏振光和圓偏振光。螳螂蝦復雜的視網膜能發送經其腦組織處理過的可視信息，從而大大降低了腦組織為了解周圍世界而承擔的工作量。這些復雜的眼組織能幫助螳螂蝦確定獵物位置。

不只是螳螂蝦，許多吃浮游生物的魚也能看見紫外光，而紫外光能讓浮游生物在水中顯現為黑色。有些珊瑚礁魚不僅能看見紫外光，還能將紫外光作為一種反射物涂抹在自己的身上，以向同類發射信號。比如小熱帶魚相互之間能用紫外光進行交流，但其天敵卻看不見這種光。這一發現令馬歇爾感慨不已：在神秘的海底世界究竟還有多少東西是我們的肉眼無法看到的？

螳螂蝦能感覺紫外光和紅外光，甚至還能感覺偏振光。

3 神秘的紅熒光

在水下20米的地方，馬歇爾看見無數個閃閃發光的紅眼睛朝他游來，在漆黑一團的海水中顯得尤其耀眼。

不知不覺地，馬歇爾已下潛了20米，這里漆黑如夜，他失去了方向感，所有的魚兒似乎也消失不見了。然而，黑暗并未持續多長時間，不一會兒，他就看見無數個閃閃發光的紅眼睛朝他游來。這是一群蝦虎魚，它們身上的紅色斑點照亮了漆黑一團的珊瑚礁。

通過紅色過濾器，馬歇爾看到紅色閃光在幽暗環境中顯得尤其耀眼，就像即將燃盡的余火。當眼睛逐漸適應了幽暗環境之后，即使沒有紅色過濾器他也能毫不費力地看見這些紅色斑點，它們大多顯現為橙-紅、褐-紅或紫-紅，屬于混合波長，但無論是哪種，都包括紅色在內。不可思議的是，在馬歇爾之前還沒有人在這個深度看見過紅光。這是為什么？馬歇爾認為，其他人之所以看不見紅光，是因為他們認為在這個深度不可能存在紅光。根據光傳播理論，紅色在這里將衰變成灰色或黑色。

馬歇爾發現這里有三種魚長有明顯的紅斑紋，他想知道這些紅斑紋究竟起什么作用。他認為，如果沒有作用，那么魚就不可能生出這種斑紋；而魚如果真的能看見紅色，那么海洋生物學家就不得不重新考慮他們以前有關紅色在水中傳播的理論。

魚究竟是如何在沒有紅光的地方顯現出紅光來的呢？通常情況下，紅色素之所以顯現為紅色是因為它們反射紅光，吸收其他波長的光。但在水深20米的地方，紅光應該幾乎已被水分子及其他微小顆粒吸收掉了，魚又如何能反射紅光呢？馬歇爾猜測一定另有原因 ，他認為這就是熒光色素。熒光色素與普通色素在作用機制上存在很大差異，輸入光可以激活熒光色素分子，使其發射長波光。

馬歇爾以前在實驗室里對可能發熒光的熱帶魚進行過觀察和測試，他發現這些魚的確能發射熒光。大部分魚發出的熒光可能源自一種叫做“閃光細胞”的特化色素細胞，位于魚鱗下面的皮膚內。這些細胞含有鳥嘌呤晶體。馬歇爾猜測，熒光不是來自鳥嘌呤晶體本身，而是來自晶體內的熒光蛋白，他甚至還懷疑熒光是由細菌制造，然后被魚所利用。紅熒光究竟源自何處，仍需進一步研究。

馬歇爾發現，魚的紅色斑紋大多分布于頭部和眼睛四周。有些蝦虎魚的臀鰭上生有紅色斑紋，而三鰭鳚在第一背鰭上長有紅色斑塊。最明顯的莫過于海馬的親戚海龍的艷麗的紅色尾鰭。這些斑紋和斑塊的分布特點表明了紅熒光特殊的作用：與同伴進行通訊交流。

蝦虎魚（大圖）的身上長有明顯的紅色斑紋。三鰭鳚（小圖）在第一背鰭上長有紅色斑塊。這些斑紋和斑塊的分布特點表明了紅熒光的特殊作用：與同伴進行通訊交流。

根據近幾年的研究，許多動物如鳥類、蜘蛛和螳螂蝦等，都將熒光作為一種自然照明工具，以使其身體部位在發射熒光信號時更加清晰、明亮，或用于嚇阻敵害，或用于吸引配偶。珊瑚礁魚利用身體上的紅色斑塊發射信號，說明這些標記具有同樣的目的。所不同的是，珊瑚礁魚的熒光不是用來彰顯自身顏色的，而是用作一種別人看不見的秘密通訊信號。比如三鰭鳚在求偶時會興奮地來回擺動第一背鰭，這時你就會看到紅色在上下快速地竄動。海龍在求偶時則拼命擺動其紅色的尾鰭。

如果一條魚能發射重要信息，而又不引起掠食者的注意，那就能為它帶來額外的好處。由于紅色長波光在水下傳播距離有限，雄魚盡可以對著雌魚擺動它的紅色性斑塊，因為遠處的動物看不到它的求愛信號，這就大大降低了它被其他動物吃掉的風險。

馬歇爾還發現了珊瑚礁魚發射紅熒光的另外一個重要作用：幫助它們與背景色很好地融合在一起，以免被發現。他在第一次下潛時就注意到，較深處的珊瑚礁和海藻能發出一種淡淡的暗紅色光，而一條發紅光的魚隱藏在這種背景下很難被其他動物發現。鮋是一種極善于偽裝的動物，這種伏擊式的食肉動物總是讓自己隱藏在某個地方，靜靜地等待獵物靠近，然后出其不意地迅速攻擊毫無警覺的獵物。馬歇爾發現，有五種鮋發紅光，它們身上生有大片紅色斑塊，與背景色非常相似。

然而，最讓馬歇爾感到意外的是，這里的螳螂蝦竟然也能發熒光。與珊瑚礁魚發出的紅熒光不同，螳螂蝦發出的熒光呈黃色，主要用來恐嚇、警告敵害和吸引配偶。這還是科學家第一次發現螳螂蝦利用熒光進行信息交流。當螳螂蝦需要保衛領地或者抵抗敵害時，它就會擺出警惕的姿勢，把頭和胸部高高抬起，同時展開它那對嚇人的附肢，這使得它看上去更加高大威猛，而且也能凸顯它身上的顏色斑紋。這些色斑不僅反射普通的黃光，也反射黃色的熒光。由于水的光過濾作用，一般的視覺信號在水里是靠不住的，但熒光則能與水里的藍光(由于藍天光線的反射)形成強烈的對比，因此熒光在水里比在空氣中更鮮明，黃色熒光斑紋能起到增強警告信號的作用。

螳螂蝦在面對敵害時，會把頭和胸高高抬起，同時展開它的嚇人的附肢，這使得它看上去更加高大威猛，而且還能凸顯它身上的黃色熒光斑紋。

上述最新發現讓科學家不禁對珊瑚礁世界生出些許敬畏之情，真不知道在這光怪陸離的五彩世界里究竟還存在著多少未解之謎。