生物发光藻

由某些类型的光合生物引起的明亮光芒有潜在的危险

台湾蓝泪生物发光藻。

生物发光藻类是一组微小的海洋生物，可以在黑暗中产生空灵的光芒。虽然这种现象可能发生在任何地区或任何深度，但最令人惊叹的情况发生在水面上，当藻类靠近海岸时，它们随着海浪的运动或船只的碰撞而闪闪发光。

海藻的发光实际上是一种自然防御机制;当海藻的环境受到干扰时，就会出现闪光。被称为鞭毛藻的单细胞藻类几乎总是在这种表面发光的背后。该物种因形成一些最广泛的生物发光藻华而臭名昭著，这些藻华虽然美丽，但与有害的环境影响有关，可能具有危险的毒性。

什么是生物发光?

生物发光是生物体内化学反应产生的光。从细菌、水母到甲壳类动物和海星，在几种海洋动物体内都发现了这种物质。根据美国国家海洋和大气管理局的数据，生活在海平面以下656至3280英尺之间的动物中有80%是生物发光的。科学家们以前认为，光线鳍类鱼类的生物发光进化了几次，但现代对海洋生物的研究表明，这种能力至少从1.5亿年前开始，独立地出现了27次。

马尔代夫浮游生物的照明。

产生这种光能的化学反应与荧光素分子有关，荧光素分子与氧气反应时从生物体体内产生光。虽然不同的动物有不同类型的荧光素，但一些物种也会产生一种称为荧光素酶的催化剂，有助于加速化学反应。

生物发光通常是蓝色的，但也可以是黄色、紫色或红色。在深海中，生物发光被用作一种优势，帮助生物寻找食物，协助繁殖，或者，就像生物发光藻类的情况一样，作为一种防御。生物发光也绝不是海洋生物的专利。萤火虫可能是最广为人知的利用生物发光来警告捕食者和吸引配偶的生物。

生物发光的原因

这种化学反应产生的生物发光颜色是荧光素分子特定排列的结果。鞭毛藻通过荧光素-荧光素酶反应产生蓝光，这与植物中发现的叶绿素化学物质有关。当海藻悬浮在水中被推挤时，荧光素酶催化剂和氧气之间就会发生化学反应。氧气氧化荧光素分子，而荧光素酶加速反应，释放多余的能量作为光而不产生热量。

光的强度、频率、持续时间和颜色因物种而异。

南加州每隔几年就会经历一次“赤潮”，这是由扁扁藻(一种鞭毛藻)引起的。圣地亚哥周围的水域在白天会变成铁锈色，但在晚上，任何类型的运动(无论是海浪的自然挤压还是滑行的船只)都会使藻类发出其标志性的生物发光。

圣地亚哥海岸线上的生物发光。

这种罕见的现象在世界各地都能找到。波多黎各的三个生物发光泻湖也要感谢藻类，尽管法哈多的拉古纳格兰德的一个这样的海湾已经开始变暗。一些以发光而闻名的地方根本不是藻类造成的，比如日本著名的富山湾。这里的水是由一种叫做萤火虫乌贼的磷光生物发出的，它们在夏季的几个月里成群结队地来到海湾繁殖。

生物发光藻对环境的影响

当像鞭毛藻这样的生物发光藻类种类变得广泛和频繁时，有害的藻类大量繁殖就会发生。在鞭毛藻的17类毒素中，有两种是由生物发光物种产生的，其中只有一种已被广泛研究。大多数科学家都认为，生物发光和毒性都起到了威慑食草动物的作用，帮助藻类抵御捕食者。有趣的是，在一些物种中，同时存在生物发光和非生物发光菌株。

新西兰的红潮。

足够多的微小藻类可以在水面上“绽放”成大而密集的斑块。有毒藻类在白天呈现红棕色(因此被称为“赤潮”)，晚上则呈现亮蓝色。当较大的鱼类和滤食性贝类食用高浓度的有毒生物发光藻类时，它们会将毒性传递给海洋哺乳动物或人类。危险水平的有毒藻类会导致皮肤过敏、疾病甚至死亡。

例如，在夏季，台湾的马祖群岛会产生大量被称为“蓝眼泪”的生物发光藻类。研究发现，中国东海的有毒藻类每天都在扩大。2019年，科学家将蓝眼泪现象与有毒的海洋生物联系起来，因为藻类在进食时释放氨和其他化学物质。破坏性藻类在离岸300公里处被发现，这表明藻华正在蔓延。

常见问题

你能触摸到发光的藻类吗?

生物发光藻类对人体健康有严重影响，不应接触。不要在有藻华的水域游泳，不管它们有多漂亮。直接接触可能导致皮肤感染甚至死亡。狗也应该远离这种有毒藻类。

生物荧光藻能持续多久?

根据佛罗里达卫生部的数据，有害的藻类大量繁殖(更广为人知的简称为HAB)会持续三到五个月。

所有的藻华都有害吗?

并非所有藻华都是有害的。事实上，许多物种(有数千种)对它们的生态系统是有益的。只有当它们产生毒素或吸收水中所有氧气，导致水生动植物窒息时，它们才被认为是有害的。研究表明，有害的藻华类型越来越普遍。