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科学松鼠会

让我们剥开科学的坚果

 
 
 

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什么是科学松鼠会? 我们认为,对于部分人来说,科学就像一枚枚难以开启的坚果,虽味美却不易入口。 我们希望自己能够像松鼠一样,打开科学的坚硬外壳,将有营养的果仁剥出来,让人们能够领略到科学的美妙。 我们试图让科学传播并且流行起来。

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深海的色彩  

2012-11-18 06:00:55|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文作者:化石

海是什么颜色的?

你可能在上海附近见过混杂着泥沙的黄色的海;你也可能在青岛见过因为很多浮游植物而呈现绿色的海,不过我想大多数人对于“海的色彩”这个话题,第一反应还是“蓝色”。为什么是“蓝色”?海真的是蓝色的吗?

要解答这个问题,就让我们先来看看光线在水中的传播吧。当阳光照射在海面上时,红光、橙光这些波长较长的光,基本上就是直接一头扎进水中,勇往直前直至被完全吸收。而蓝光、紫光这些波长较短的光,却是只要稍微碰壁,就会向四周散射或者反射回来,只有少量会被吸收。我们看到的大海的蓝色就是这些被散射和反射回来的蓝色光。另外,红光、橙光、黄光这些长波长的光能量较低,它们能穿透海水的距离很短,到水深100米处就被吸收得差不多了;而绿光和蓝光的能量比较高,也就能穿透更多的海水,到达大约水深200米的地方。所以海水越深,我们看到的蓝色也就越深。

【水在海水中的传播】

但,就是这些反射到我们眼睛里的蓝光蒙蔽了我们,让我们忽略了一个重要的事实——由于大多数的光线无法穿过比200米更深的水域,所以,在我们所能看到的蓝色以下,还存在着一个更为广阔的幽暗世界,那,就是深海。

地球上的海洋的平均深度是3800米,最深的马里亚纳海沟甚至深达10911米,就算把世界最高峰珠穆朗玛峰(海拔高度8844米)填进去,也还差2000多米无法将其填满。然而,这占到海洋总体积85%的巨大空间,却长期以来处于被忽略的状态。事实上,如果考虑到深海占据了海洋的大部分,我们应该说“黑色的大海”比“蓝色的大海”更加确切。

不,我们也不能就此说深海就是全然的一片漆黑世界。就像宇宙空间存在着众多发散着光芒的星辰一样,深海也闪烁着星星点点的光芒。那是什么?请别忘记,地球是一个充满了生命奇迹的星球。深海也同样如此。这一广阔的空间是地球上最大的生物栖息地,也是地球上最大的生命储存库。到目前为止,科学家已知的动植物种数是约200万种,而据估计,深海中可能还有1300万到3000万个物种尚待我们发现。而这些生物的色彩,也构成了深海色彩的一部分。接下来,我们就看看水深200米以下那些生物的色彩吧。

无色

在一个没有隐蔽所可供躲藏的地方,最简单的隐藏策略就是把自己变成透明的。大量的动物都想方设法把自己变得更加透明,让别人难以看见。比如玻璃章鱼,全身上下唯一不透明的地方就是它的肠道。而这些肠道总是维持垂直,让其制造出的阴影减到最少。

【玻璃章鱼】

而对于一些无法变得透明的部位,一些生物会使用一项叫做“发光消影”的技术,用生物光来消除不透明部分的阴影,通过调整发光器的亮度,它能把自身体色调到与周围环境的光线亮度一致,这也能起到“透明化”的作用。这项技术对于那些在不同水层间上下迁徙的深海生物尤其有用,能让它们不论是在明亮的海水上层还是幽暗的海水中层都能游刃有余。银斧鱼Argyropelecus olfersi和圆罩鱼Cyclothone是使用这项技术的个中好手。远在人类第二次世界大战在飞机上利用这项技术之前,它们就早已将其利用得炉火纯青了。

然而,“道高一尺、魔高一丈”这句话在生物界中可谓屡试不爽。捕食者总有相应的策略来对付猎物的小伎俩。——某些鱿鱼戴着偏光镜,可以看到那些几乎完全透明的生物;也有一些动物戴着黄色滤镜,这会让对方的发光器呈现绿色从而暴露行踪。

红色

海洋中水深200-1000米的地带被称为“微光带”,光合作用在这里已经无法进行。但仍然存在白天和黑夜的分野。很多生活在这里的生物都是红色的——由于不存在可以把红色反射出来的红光,它们看起来就是黑色的,这让它们得以完美地融入环境之中。

【来自新西兰的深海鱼——橘棘鲷,一些洗发香波含有从它身上提取的油】

为什么不干脆变成透明的?有时候不透明也很有必要。比如说一种最近才发现的水母Lampocteis cruentiventer(意为“血红色肚皮的水母),它的胃是深血红色的,目的是为了掩盖它吃进肚子里的生物所发出的生物光,不让自己在大块朵颐之际变成其他生物的猎物。

同样,捕食者也针对这些红色生物开发了相应的秘密武器。比如巨口鱼,它能用发射红外光的方法,去照亮这些本应消弥于黑暗中的红色生物,让它们再无所遁形。由于大多数的深海鱼类对红光都不敏感,这些发出红光的捕食者能够得以悄悄接近猎物而不被其发现,它们简直就像戴了夜视镜一样。

蓝色

水深1000米以下,就再没有任何光线可以穿透进来了。由于捕食、防卫和吸引配偶的需要,很多生活在这里的生物都会发出蓝色的生物光,为什么呢?想想我们刚才说的内容就知道了——因为蓝光是在海中能够传得最远的光,当然发蓝光效果最好啦。也因为如此,这里的大多数生物也都只能分辨出蓝光。

显眼的蓝色可以成为很好的报警讯号。环礁水母在受到惊扰的时候,身上会像放焰火一样发出一圈圈闪亮的光芒,其亮度可吸引100米外的掠食者的注意。这种焰火表演就像警铃一样,足以把接近它的生物吓一大跳。不想被随后赶来的捕食者吃掉?那还是赶紧溜之大吉吧。

【环礁水母的烟火秀,可在优酷上找到相应的视频】

黑色

在一片漆黑的大背景下,把自己的体色变成黑色是一件理所当然的事,几乎和变成透明具有一样的效果。有好几种鮟鱇和章鱼是近乎黑色的,也就不那么奇怪了。也有很多生物采取的是将透明与黑色相结合的策略,比如黑水母:除了透明的凝胶组织以外,它还有一个深黑色的绒布状伞膜,两者的配合让它成了一个像黑洞一般的物体,能吞噬所有触及它的光线。

另一个值得说说的动物是凸眼玻璃乌贼。它遇到敌害的时候,首先采取的策略是通过往体腔里注水的方法,让自己变得透明。如果这招没有效,它才采用乌贼通常采用的墨汁策略,只不过一般乌贼喷墨汁是往体外喷,而这种章鱼却是往自己肚子里喷,喷墨汁的结果就是让自己整个变成黑色,隐入漆黑的深海当中。

【凸眼玻璃乌贼】

黄色

黄色光在深海是一种很少见的光,因此大多数深海生物都无法察觉到它。然而,属于环节动物的浮蚕Tomopteris sp偏偏就利用了这种颜色的光作为自己生物发光的色彩。浮蚕本身的颜色并不固定,它们身体的色彩往往取决于最近吃的什么食物。然而,那道流动于它们附肢末端的黄色光芒却是辨认这些动物的标志。科学家至今不知道这种生物光的作用,这难道是它们在黑暗中辨认同伴的秘密信号?

【浮蚕属生物】

白色

就像很多洞穴生物一样,很多生活在深海底部的动物都由于缺乏色素而呈现出白色。它们和生活在深海中层的生物有一个很大的不同,就是它们有地方可以隐藏。海底的沙砾、以及一些固着生活的生物,都为生活在海底的生物提供了很好的隐蔽处。因此,拥有浅色的身体也就不那么可怕了。


【Yeti Crab,这个瓶刷子一样的生物被翻译成“基多长毛怪”,日本人一发现它,就立刻推出了以它为蓝本的毛绒玩具,结果在市场上大卖】

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