熒光海灘:生物發光現象-中文百科頻道

現象描述

近年來，“熒光海灘”現象成為熱議，全世界有7個地方先後報道出現這種奇特現象，其中3個在波多黎各、2個在澳大利亞、1個在馬爾代夫、另外1個就是我國大連的大黑石村浴場。海洋生物學者普遍認為“熒光海灘”其實是由無數散發着幽藍光芒的浮遊生物随着浪花沖集在海灘上形成的壯觀場景。“熒光海灘”的色彩分為兩種，一種是占多數的成片藍色光斑，另一種是持續閃爍的綠色光點，相比之下，藍色光點更加漂亮和耀眼，夜幕下，蜿蜒的海灘星海輝映，戀人們牽手散步，浪漫至極，但是此等美景卻難以長時間持續，在安靜的環境中很快就會黯淡下來，必須用攪動海水或者投入石塊才會再次閃亮。

形成原因

熒光海實際上是一種生物發光現象。所謂生物發光現象，是指生物通過體内的一定化學反應，将化學能轉化為光能而釋放的過程。

海水中能夠發光的生物種類相當多樣，從單細胞的甲藻類，到腔腸動物諸如發光水母、環節動物如海生多毛類、軟體動物如各種發光頭足類、以至于節肢動物的磷蝦和海螢等。從大連這次“熒光海灘”現象來看，可以排除體型較大水母和頭足類，而海螢等節肢動物無法産生如此強烈的熒光，因此最有可能的是甲藻類單細胞生物繁殖所緻。

甲藻是一類非常原始的單細胞藻類，它的很多特征介于屬于原核生物的細菌和屬于真核生物的原生生物之間，目前普遍将其歸為雙鞭毛藻類。甲藻是軀體通常被纖維素質的甲闆覆蓋，在甲闆間形成的溝裡具有2-3條鞭毛，藻體依靠這些鞭毛得以在水中遊動和攝食。

甲藻中的許多種類可以發光，我國沿海最為常見的是夜光蟲(Noctiluca scintillans)，也包括其他如膝溝藻(Gonyaulax spp.)等種類。夜光蟲是甲藻中形态較為特殊的一類，其藻體沒有甲闆包被，藻體較大，通常缺乏葉綠體，多依靠其鞭毛攝食原核生物或其他藻類為食。

對于甲藻來說，這種生物發光現象可能是一種防禦措施。當被以它為食的浮遊動物等捕食者擾動時，發出的熒光能夠吸引感官更敏銳的魚類等更高營養級捕食者，從而驅離其直接捕食者。而對于人類來說，甲藻類形成的“熒光海灘”景色雖具有觀賞價值，但它背後所隐藏的信息值得人們提高警惕。這是由于以夜光蟲為代表的甲藻類大量繁殖，以至于出現很強的熒光現象，表明這一地區海水内諸如磷、鉀、鐵等營養因子含量上升，使得甲藻作為食物的細菌、藍細菌和單細胞藻類數量增加。這是海水富營養化的先兆之一。

如果進一步發展，有可能造成甲藻的爆發性增長，從而形成赤潮。甲藻類是我國近海赤潮最主要的藻類組成。其大量的繁殖、死亡和分解，會大量消耗水體中的氧氣，造成其他海洋生物窒息死亡，嚴重威脅海水養殖産業。同時，甲藻等在生長過程中會合成多種毒素如短裸甲藻毒素(BTX)等，這些毒素可通過富集作用累積在貝類等海産體内，造成食品安全風險增加。

熒光素是一類小分子物質，它能作為底物和熒光素酶結合，結合後熒光素酶則使用ATP使得熒光素釋放熒光，完成化學能向光能的轉化。近年來的研究顯示，夜光蟲的發光機理，在于受到外界刺激後，藻體内液泡膜上可産生類似動物神經細胞膜動作電位的電化學變化，這種變化使得液泡膜上對電壓敏感的質子通道開放，使液泡内的質子可以進入液泡膜上稱為閃光體 (scintillons)的小囊内，激活其中含有的熒光素酶，從而産生熒光。其他類型的甲藻也可能具有類似的發光機制。

因此，對于“熒光海灘”的出現，相關部門應加強水質監測，查明發生原因，并對可能出現的環境風險做好相應準備夜光蟲得名于其受刺激後能夠發光的特性。夜光蟲發光源于其細胞内的熒光素-熒光素酶反應。

産生機理

海洋生物學家喬治·裡巴斯（Jorge Ribas）介紹，馬爾代夫這些美麗的“光點”學名是多邊舌甲藻（ Lingulodinium polyedrum）；還有一種會發光的是非植物非動物的鞭毛藻（dinoflagellate），類似于細菌的單細胞微生物；當受到海浪拍打等外力壓迫時，它們就會像螢火蟲一樣發出亮光。