鱿鱼的照片使用生物发光来躲在深海。 信贷:E. Widder,Orca,www.teamorca.org.

生物荧光

介绍

海洋门户团队

你可能会在夏天的夜晚看到萤火虫的闪光。萤火虫通过在其发光腹部的化学反应中产生光,这是一种称为生物发光的方法。但是你知道,由于发光的能力,斯皮亚也可以发光和闪光许多海洋生物吗?有些鱼把发光的诱饵挂在嘴边吸引猎物,而有些鱿鱼则会喷出生物发光的液体,而不是墨水,来迷惑它们的捕食者。蠕虫和微小的甲壳类动物也会利用生物发光来吸引配偶。

人类主要是看到由物理扰动触发的生物发光,如波浪或移动的船壳,这让动物展示它们的发光,但动物发光通常是为了回应攻击或吸引配偶。发光生物生活在整个水层,从表面到海底,从海岸附近到公海。在深海中,生物发光是非常常见的,因为深海如此广阔,生物发光可能是地球上最常见的通讯形式!

水下光

这个怎么做的

一个灯笼的照片与它的鼻光器官照明了。
灯笼鱼隔膜SP.。),在红海中发现,沿着腹部(腹部)具有发光的摄影,以及一种充当前灯的鼻光器官。 (E. Widder,Orca,www.teamorca.org.

通过a发生生物发光化学反应在生物体体内产生光能。要发生反应,一种生物必须含有荧光素,这种分子与氧气反应时会产生光。荧光素有不同的类型,它们的变化取决于发生反应的动物。许多生物也会产生催化剂荧光素酶,这有助于加速反应。

根据他们的直接需求,可以根据他们的直接需求来调节它们的化学和脑过程时,动物可以紧密控制。一些生物甚至在所谓的“光蛋白质” - 使预包装的生物发光炸弹中呈现氧气的荧光素 - 即准备点亮某种离子(通常是钙)的情况下方。它们甚至可以选择灯的强度和颜色。

谁做了?

这是一张明亮的蓝色斑点鞭毛虫在夜间发光的照片。
日落吗?时间发光!生物时钟触发甲藻的生物发光Pyrocystis fusiformis.。在黄昏时,细胞产生负责其光的化学品。 (E. Widder,Orca,www.teamorca.org.

在许多海洋生物中发现生物发光:细菌,藻类,水母,蠕虫,甲壳类动物,海星,鱼和鲨鱼只有几个。仅在鱼类中,有大约1,500种已知物种的内容。在某些情况下,动物服用细菌或其他生物发光生物以获得升高的能力。例如,夏威夷短尾猫鱿鱼有一个特殊的发光器官,在它出生的几个小时内就被生物发光细菌占领。但通常,这种动物本身含有产生生物发光反应所必需的化学物质。生物发光的物种数量和产生光的化学反应的变化证明了生物发光已经进化了很多次——至少40次!随着研究的新发现,这个数字还在继续增长。2018年,科学家们发现鳐鱼本身也进化出了生物发光27个单独的时间。这对前面已知的少数倍增的增加。

大多数深海动物产生一些生物发光光,但这种现象不会被降级到深处:最常见的瞄目之一发生在海洋的表面。许多小浮游表面居民 - 例如单细胞的丁络石 - 是生物发光。当条件是正确的时,Dinoflagellates在水面的致密层中绽放,导致海洋在白天和a中占据红褐色闪亮的光泽当他们晚上在海浪中移动时。当Dinoflagellates对其他动物有毒时,称为这些事件有害的藻类绽放(赤潮)。当它们被吃掉时,有毒的甲藻会在较大的鱼类和滤食贝类中高浓度聚集。当海洋哺乳动物或人类食用这些生物时,就会导致疾病甚至死亡。

生物发光是什么颜色?

淡紫色毒蛇是一个发光的水母。
淡紫色毒蛇是一个发光的水母。 (FCO。哈维尔GallardoÁlvarez,Flickr.

光线在不同形状的波浪中传播,称为波长 - 确定光的颜色。当波浪撞到我们的眼睛时,他们就是翻译成颜色由大脑取决于它们的波长。我们的眼睛可以看到的波长被称为“可见光光谱”,我们可以在通过地上的空气中观察到这种光谱上的所有颜色。但光线在水下的不同之处,因为长长的波长不能远行。海洋中产生的大多数生物发光是蓝绿光的形式。这是因为这些颜色是较短的光波长,可以在浅层和深水中穿过(并因此被看到)。从更长的波长的太阳行驶的光 - 如红灯 - 没有到达深海。这就是为什么许多深海动物是红色的:它有效地与隐形相同。而且,因为它不存在,许多深水动物都失去了完全看到它的能力。然而,有些动物进化到能发出和看见红光,包括龙虾(malacosteus)。通过在深海中发出自己的红光,它们能够看到红色的猎物,还能与其他龙鱼交流,甚至把猎物展示给它们,而其他毫无防备的动物无法看到它们发出的红光作为逃跑的警告。

为什么动物点亮

喂食

凝胶状章鱼的下侧的照片,用嘴里的亮黄色生物发光环。
这种雌性章鱼的黄色生物发光环可以吸引配偶。 (Michael Vecchione / NOAA)

动物可以用光来吸引猎物朝向他们的嘴,甚至在附近的地区照亮了这个地区,以便他们可以看到他们的下一餐有点更好。有时被诱饵的猎物可以是小浮游生物,就像那些吸引到围绕喙的生物发光的人Stauroteuthis章鱼。但光也可以愚弄更大的动物。鲸鱼和鱿鱼被饼干鲨的发光下侧吸引,这抓住动物一旦他们接近了。深海琵琶鱼用被发光细菌点亮的生物发光触须将猎物直接引诱到嘴里。

吸引异性

西lid火虫主要生活在海底,但它们转而以浮游生物的形式进行繁殖,雌性火虫使用生物发光信号。
西lid火虫主要生活在海底,但它们转而以浮游生物的形式进行繁殖,雌性火虫使用生物发光信号。 (©2010 Moorea Biocode)

动物不仅需要寻找和吸引食物;生物发光在吸引配偶方面也有作用。雄性加勒比介形虫,一种微小的甲壳类动物,使用生物发光信号在其上唇吸引女性。Syllid Fireworms活在海底上,但随着全月亮的开始,他们移动到一些物种的女性的开放水,如Odontosyllis有针纲,使用生物发光来吸引雄性,同时在圈子周围移动。这些发光的蠕虫可能有甚至帮助欢迎克里斯托弗·哥伦布来到新大陆。琵琶鱼、手电筒鱼和马鱼都被认为通过发夜光来区分雄性和雌性,或者通过其他方式交流来交配。

保护

这种鱼正在使用造计沉积消失。左边它脱颖而出。在右侧,用生物发光结构点燃,它混合在。
这种鱼正在使用造计沉积消失。左边它脱颖而出。在右侧,用生物发光结构点燃,它混合在。 (史密森机构)

通常动物通常使用强烈的生物发光闪光来吓跑即将到来的捕食者。明亮的信号可以惊吓和分心捕食者和引起对目标下落的混乱。从小桡足类动物到更大的吸血乌贼,这种策略在深海中非常有用。“绿轰炸机”蠕虫(Swima Bombiviridis.)和来自Polychaete家族的另外四种其他类似的蠕虫物种释放生物发光“炸弹”当他们的身体受到伤害的时候。这些深海蠕虫生活在海底附近,直到2009年才被发现。一些动物,比如深海鱿鱼Octopoteuthis Deletron.甚至分离他们的生物发光武器它们会粘在一起,可能会分散捕食者的注意力。所有这些骚动也可以作为防盗警报,吸引更大的掠食者到现场。在某些情况下,捕食者可能只会咬一口猎物,而证据会在它的胃里不断发光。

生物发光也可用于帮助伪装使用③③。动物底部的光影可以匹配来自表面的昏暗的光线,使得捕食者难以从下面寻找猎物以查看他们正在寻找的东西。

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艺术

一个浅色绘的手绘陶瓷鱼的形象,从嘴里发光
使用一种名为“光画”的摄影技术,这幅图像捕捉了陶瓷鱼嘴里发出的光。 (Flickr用户Nickel.Media)

对于生物化的动物,这是一种沟通和保护自己被吃或受伤的问题。但对于人类来说,生物发光产生的美丽色彩和光可以是艺术品。

2012年在国家自然历史博物馆的临时展览探讨了艺术和科学之间的这些联系。艺术家施驰黄创建悬挂安装在博物馆的黑暗空间点亮,看起来好像他们漂浮在深海。一些艺术家使用细菌本身来创造生活图纸或整个与培养皿一起展出充满了发光的单细胞生物。

你也可以制作你自己的生物荧光艺术!!

科学

难以捉摸的巨型乌贼
这种巨大的鱿鱼仍然来自第一个在自然栖息地中拍摄了物种的视频。 (NHK /棉结/探索频道)

生物发光还可以作为研究人员了解海洋及其奥秘的工具。专门研究生物发光的科学家伊迪·韦德(Edie Widder)参加了一个小组试图拍摄巨大的鱿鱼首次。她怀疑巨型鱿鱼将被诱导诱导着一个假鱿鱼的生物发光光 - 不是因为它想要吃小的假鱿鱼,而是因为它闪烁的光线“防盗报警”可能意味着附近有更大的猎物。她的理论证明是正确的。一种在电影中首次捕获了现场巨型鱿鱼2012年!