@ 2017.04.16 , 19:00

四分之三的深海动物自带光源

自从1930年代探险家William Beebe在金属球中下潜到海洋深处之后,海洋生物学家们就为海洋中发光动物的数量和多样性而深深震惊。然而很少有研究真正地记录在不同深度发光动物的数量。在科学报道杂志的一项新研究中,蒙特利海湾研究所(MBARI)的研究者Séverine Martini和Steve Haddock显示在蒙特利湾4千米以上的水域中,四分之三的动物能自己产生光。

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上图上半部为管水母被遥控设备照亮,下半部分为管水母在实验室中发光,蒙特利湾99.7%的管水母都发光

你可能认为统计海洋中的(生物性)发光生物的数量很容易,只需要看看不同深度的录像或者照片就行了。但不幸的是,没有几种相机敏感到能显示诸多海洋生物发出的苍白的光芒。300米以下海洋基本上就是漆黑一片了,所以动物们不需要发出特别明亮的光芒。并且大部分动物不需要一直发光,这样很消耗能量,并且也会招来捕食者。

由于计算深海发光动物数量中的种种困难,先前大部分对发光动物的比例估计都是基于研究者从潜水器窗口往外进行的定性观察。Martini和Haddock的研究是首个对不同深度发光动物个体的数量和类型进行的定量分析。

研究者利用远程遥控设备对蒙特利湾及其附近海域进行了240次水下勘察,编制了视频中出现的大于1厘米的动物资料。他们总共计数了超过35万动物个体,蒙特利湾视频技术人员基于视频标注和参考系统(VARS)大型数据库对每个个体都进行了鉴定。VARS数据库包含五百多万的深海动物观测,已经被360多篇研究论文用来作为数据来源。

研究的主要作者Martini将240次遥控设备潜水录像中的动物列表与已知的生物性发光动物列表进行了比较。该列表是基于对先前的研究论文调研以及Haddock和其他人的第一手资料得到的。最齐全的海洋生物性发光动物信息来源还是30年前发表的论文,从此可以看出该领域的研究多么匮乏。

Martini将观察到的动物分为五类:

肯定是生物性发光;
很可能是生物性发光;
不太可能是生物性发光;
绝对不是生物性发光;
未定义(信息不足以确定是否是生物性发光)。

由于科学家对深海动物所知甚少,2000米以下20%~40%的动物被归类为“未定义”。

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上图为蒙特利湾不同深度的海洋动物的发光比例。虽然其中在较深的海中未定义的动物更多,不同深度中发光与不发光动物的比例大致相同

基于该数据,Martini和Haddock惊讶地发现从海平面一直到海面下4000米,发光动物与不发光动物的比例极其相近。虽然发光动物的总数随着深度增加减少(先前已有此发现),那也是由于本来深海中生存的动物就少。

虽然发光动物与不发光动物之间的比例在各个深度相近,研究者发现不同深度的主要光源则是不同种类的动物。例如,从海平面到海下1500米,大部分发光动物都是水母或者栉水母。从1500米到2250米,蠕虫则是最多的发光生物。在此之下,被称为幼形海鞘的小型蝌蚪一样的动物则大约占发光动物的一半。

该分析还显示某些动物群体相比其他的更有可能发光。例如,视频中97%到99.7%的刺胞动物(水母和管水母)都能自己发光。相比之下,只有大约一半的鱼类和头足纲动物(鱿鱼和章鱼)能生物性发光。

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图中上半部分为遥控设备照亮的深海蠕虫,下半部分为实验室中蠕虫的自发光。这种蠕虫是为数不多的发出黄色光芒的深海动物之一。

发光与不发光动物的比例在不同深度基本相同这一发现表明科学家可以通过测量各个深度的光量估计动物总量。但不幸的是,研究者至今没有找到哪种设备能可靠地测量某个深度所有动物发出的生物光的总量。但Martini正研究可能能实现该任务的仪器,并计划在未来发表相关成果。

Martini对她的研究重要性进行了评价:“我不确定人们认为生物性发光的普遍性如何。生物性发光的动物不仅仅局限于少部分深海鱼类,比如安康鱼。还包括了水母,蠕虫,鱿鱼以及各种各样的动物。鉴于深海是地球上空间最大的栖息地,生物发光可以说是地球上的主要生物特性。”

本文译自 phys,由译者 CliffBao 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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