为什么海洋里有那么多发光的生物？

你是否想过，假如你是海洋生物，可以随时让自己的身体发光，那你在黑暗或夜晚就可以照亮周围；你可以在海底发出一道耀眼的光，在黑暗中帮你逃脱凶猛的生物......

在海洋中，大约四分之三的动物都具有发光能力，它们可以生活在水下4000米深的范围内。这种发光能力让他们以高效的方式在海洋的黑暗中与伙伴们交流、吸引猎物或逃避天敌。

生物发光是指一些有机生物有自己发光的能力，不需要任何外部光源，比如太阳或手电筒的光就属于外部光源。生物发光是一种化学反应（有点像荧光棒的原理），这种反应最早是1887年由法国生物学家拉斐尔•杜布瓦首次提起。

生物发光反应需要两种化学物质，一种被称为荧光素，像电池那样会被消耗掉；另一种被称为荧光素酶，这两种化学物质与一些氧气一起反应就可以产生光。

海洋生物为什么会发光？

为什么动物要消耗能量来发光呢？

在海洋中，阳光几乎无法穿透几百米以下深的地方，所以光是动物进行交流的方式之一。但是，它们在与谁进行交流？有谁能看到这些信号？

对于海洋物种来说，发出光线或在黑暗中寻找光线可以帮助它们寻找同伴和食物。比如，深海琵琶鱼就通过自身发光诱饵来吸引小型猎物，然后把猎物变为自己的食物。

▲琵琶鱼头上有个会发光的诱饵，当小型猎物靠近诱饵时，琵琶鱼就会把它们吃掉。

当然，猎物也不想被吃掉，它们也可以使用生物发光作为防御手段。比如，它们会喷射一团发光烟幕让天敌目眩，然后逃走。

这个感觉就好像你在黑暗的房间里待了几分钟，突然有人走进来并把发光的手电筒对准你的眼睛，你会在几秒钟内感到失明。当你看清眼前的事物后，发现那个人已经不见了。

一些鱼类和乌贼利用生物发光进行“发光消影”。当它们白天游在水面上时，它们在太阳下的影子轮廓会让游在它们下方的天敌看见，所以它们通过发光来混淆天敌的视线，让天敌以为是太阳光照。

一些乌贼和蠕虫在遇到天敌时，会将身体会发光的一部分舍弃，天敌便会追逐被舍弃的发光物，猎物则借此逃脱。这和一些爬行动物断尾求生逃避天敌的方式类似。

一些动物在被天敌追赶的时候会利用光进行求助，这种方式可以称为它们的“入侵者警报器”。行动迟缓或防御力弱的动物可能很难独自逃脱天敌，因此它们利用光来呼救，吸引更庞大更凶猛的动物来捕食骚扰它们的生物。

▲一只被虾袭击的水母通过发光吸引附近的乌贼，当乌贼发现光源后便对虾进行袭击，水母则借此机会逃走。

发光海洋生物的多样性

火体虫是一种有胶质感的长管状生物。它们能发出明亮、持续的光，而且它们对外界光刺激可以做出发光反应。

▲火体虫

大部分海洋动物在生物发光现象中发出蓝色或绿色光，这些颜色 （或以物理学上的波长来看）在水下传播的距离最远。根据观察，发绿光的生物主要出现在浅水环境中，而发蓝绿色光的生物更常见于远洋水域。

其实，彩虹光谱上的任意颜色都可以被这些发光的海洋生物利用。比如一些水母发出紫色的光，浮蚕属的海洋蠕虫通过发光的颗粒来发出黄色的光，这是深海中罕见的光色。

一些龙鱼甚至发出红色的光。在这种极端的波长下，我们的眼睛几乎看不到红光，但是相机可以捕捉到。红光可能用于寻找猎物，因为大多数龙鱼的猎物也无法看到红光。

发光生物发出的光通常非常短暂，持续时间从小于1秒到约12秒不等，而且发光模式多样化。桡脚类动物会发出短暂而明亮的闪光；栉水母、管水母、毛颚类动物会制造发光云团；海参在黑暗中发光时，我们可以看到它们的身体上有像烟火一样的圆形光圈......

不仅较大的海洋生物会发光，一些微生物也有生物发光效应。海面上的生物发光现象一般是甲藻导致的。夜晚，我们可以在船只划过后看到它们的痕迹，或在海滩上用手搅动海水时, 也可以看到他们发光的痕迹。

再比如“蓝眼泪”现象，这是由夜光藻大量繁殖引发的。夜光藻的细胞内含有大量荧光素和荧光素酶颗粒，当其受海浪拍打、船只划过等刺激或扰动时，细胞内的荧光素酶会催化荧光素与氧气发生反应，产生具有能量的含氧荧光素，在释放能量的过程中就会发出浅蓝色的光。当海水中夜光藻密度很高时，浅蓝色的光汇聚在一起，就会形成大家所看到的“蓝眼泪”。

▲“蓝眼泪”。来源：站酷

生物发光细菌可以在海洋的各个地方看到：它们在水中自由生存，附着在浮游生物的排泄物、尸体，甚至鱼肠道中。这些细菌还可以与其他动物共生，生活在某些鱼类或乌贼的特定光器官中。较大的动物为细菌提供养分（食物），而细菌则利用发光吸引猎物。

一个常见的例子是琵琶鱼，琵琶鱼和细菌之间是一种共生关系，它们的头部有一个充满发光细菌的发光诱饵，起到了类似于鱼竿的作用，用来吸引猎物。

虽然我们已经了解了一些动物产生生物发光的化学反应原理，但还有一些动物或细菌发光的原因仍然是谜，科学家们也仍然在这条探索之路上继续前行。

编辑：刘佐琪

来源：Frontiers for Young Minds、澎湃新闻、科普时报