海洋动物的色彩信号

编译 杨景玲

海洋动物的色彩信号

编译 杨景玲

科学家早就知道，在动物世界中色彩的主要作用是警告、择偶和伪装。而在最近20年中，科学家又发现，色彩还是海洋动物彼此识别的一个重要手段。

2007年9月的一天，澳大利亚海洋生物学家贾斯汀·马歇尔携带一部水下摄像机和一个红色过滤镜从斐济岛的一个浅滩处开始下潜，不一会儿就下潜到了珊瑚礁水域。珊瑚礁可谓世界上色彩最丰富、最艳丽的地方，在各种颜色的“轰击”下，马歇尔很快就有了感官超载的感觉。他将闪光灯对准一大片珊瑚丛，上面的珊瑚枝显现出暗红色。可当他关掉闪光灯后，珊瑚枝又变成了蓝色、绿色、紫色和黄色。在这个深度，红色不再是一种可见光，因为较长波长的光几乎都被水分子、水中漂浮物，以及其他微小颗粒完全吸收掉了，这也正是珊瑚礁鱼为什么大都呈现蓝色或黄色的原因。

马歇尔醉心于研究珊瑚礁动物，每年都要到斐济岛去观察、研究珊瑚礁动物。他目前正在进行一项研究——珊瑚礁鱼是如何利用颜色进行信息交流的，而这与他一直迷惑不解的一个问题有关：为什么一些珊瑚礁鱼的身上生有醒目的红色斑块？

1 利用色彩进行伪装

一团五颜六色的鱼群朝着马歇尔游来，在浓郁、艳丽的珊瑚礁背景色的烘托下，远远看上去就像一大块色块在晃动。

科学家早已知道，在动物世界中，色彩的主要作用是警告和择偶，除此之外，还有伪装作用。最近20年中，科学家又发现，色彩还是海洋动物识别彼此的一个重要手段。研究发现，动物眼中的色彩和人类眼中的色彩在作用机制和用途方面存在很大差异。

为了解鱼眼是怎样看物体以及看到了什么，马歇尔对各种珊瑚礁鱼的眼结构进行了分析，还测量了从珊瑚礁表体反射回来的光的波长。结果发现，雀鲷、隆头鱼和皇帝神仙鱼身上的黄色、蓝色能与珊瑚礁背景色很好地融合在一起，而这为它们提供了免遭掠食动物攻击的有效伪装。

皇帝神仙鱼闪现出的黄色、紫色和白色光波，与珊瑚礁背景融为一体。

马歇尔沿着珊瑚礁边缘继续下潜，一团五颜六色的鱼群朝他游来，在浓郁、艳丽的珊瑚礁背景色的烘托下，远远看上去就像一大块色块在晃动，让人无法分辨出其中任何一条鱼来。当他再靠近一些时，就看到了皇帝神仙鱼身上闪现出的黄色、紫色和白色光波。最新研究表明，当皇帝神仙鱼在珊瑚礁复杂的背景色下游动时，在一定距离外，它们身上的彩色斑点和条纹混淆在一起，并与珊瑚礁背景融为一体，从而模糊了掠食动物的大脑。

接着，马歇尔又看见了一只章鱼，它正将它的一条腕足插入石缝中，似乎在探摸里面有无猎物。一只螃蟹被赶了出来，章鱼迅速将它的长腕触及地面，形成一个“网”，横亘在螃蟹的逃跑路线上。一刹那，这“网”就变成了近乎透明的白色。螃蟹似乎没有看到章鱼的“网”，仍沿原来的逃跑路线向前逃奔，结果一头扎进“网”中。章鱼迅速收“网”，然后将美味送入口中。

章鱼可谓是海洋中的变色大师，它能根据不同的背景色变幻出与环境几乎完全一致的颜色和图案样式。科学家通过解剖章鱼眼睛发现，章鱼竟然是色盲，其视网膜缺乏接收和加工颜色的细胞。它变化身体颜色完全是一种伪装诡计。

章鱼可谓海洋中的变色大师，能根据不同的背景色变幻出与环境完全一致的颜色和图案样式。

2 利用色彩谈情说爱

马歇尔看见，一条雄性隆头鱼在面对一条雌性隆头鱼时突然竖起了自己的背鳍，与此同时，有数条蓝色光环迅速穿过它的全身。

对很多种类的珊瑚鱼来说，颜色除了用来伪装外，还可用作谈情说爱的“语言”，只不过这种“语言”稍纵即逝，只存在于短暂的一刹那间。许多生活在珊瑚礁里的鱼在求偶交配时可以在短短数秒钟内变换身体颜色，一俟求偶结束又

变回原来的颜色。在一片随着水流不断摇摆的海葵上面，马歇尔看见一条雄性隆头鱼在面对一条雌性隆头鱼时突然竖起了自己的背鳍，与此同时，有数条蓝色光环迅速穿过它的全身。在雄鱼的“激光展示”刺激下，雌鱼随雄鱼一起乘一股上升水流扶摇而上，同时释放出大量卵子。交配结束后，雄鱼立刻变回原来的土褐色。要知道，雄鱼在发光的一瞬间让它自己处在了一种极度的危险之中，它可能因此被附近的掠食者发现。因此，迅速恢复原来的色彩对它来说至关重要。这种快速变化的能力来自于一种叫做色素体的皮肤细胞。在神经元和激素的共同作用下，色素体通过色素以及对光的控制制造出各种颜色和图案。

雄性隆头鱼在面对一条雌性隆头鱼时竖起自己的背鳍，同时进行“激光展示”：数条蓝色光环迅速穿过全身

为识别各种色彩，许多珊瑚礁动物进化出了世界上最复杂的眼睛结构。新的研究显示，包括螳螂虾在内的许多口足目动物最多可拥有16种视色素，其中一些能感觉紫外光和红外光，甚至还能感觉偏振光，包括线偏振光和圆偏振光。螳螂虾复杂的视网膜能发送经其脑组织处理过的可视信息，从而大大降低了脑组织为了解周围世界而承担的工作量。这些复杂的眼组织能帮助螳螂虾确定猎物位置。

不只是螳螂虾，许多吃浮游生物的鱼也能看见紫外光，而紫外光能让浮游生物在水中显现为黑色。有些珊瑚礁鱼不仅能看见紫外光，还能将紫外光作为一种反射物涂抹在自己的身上，以向同类发射信号。比如小热带鱼相互之间能用紫外光进行交流，但其天敌却看不见这种光。这一发现令马歇尔感慨不已：在神秘的海底世界究竟还有多少东西是我们的肉眼无法看到的？

螳螂虾能感觉紫外光和红外光，甚至还能感觉偏振光。

3 神秘的红荧光

在水下20米的地方，马歇尔看见无数个闪闪发光的红眼睛朝他游来，在漆黑一团的海水中显得尤其耀眼。

不知不觉地，马歇尔已下潜了20米，这里漆黑如夜，他失去了方向感，所有的鱼儿似乎也消失不见了。然而，黑暗并未持续多长时间，不一会儿，他就看见无数个闪闪发光的红眼睛朝他游来。这是一群虾虎鱼，它们身上的红色斑点照亮了漆黑一团的珊瑚礁。

通过红色过滤器，马歇尔看到红色闪光在幽暗环境中显得尤其耀眼，就像即将燃尽的余火。当眼睛逐渐适应了幽暗环境之后，即使没有红色过滤器他也能毫不费力地看见这些红色斑点，它们大多显现为橙-红、褐-红或紫-红，属于混合波长，但无论是哪种，都包括红色在内。不可思议的是，在马歇尔之前还没有人在这个深度看见过红光。这是为什么？马歇尔认为，其他人之所以看不见红光，是因为他们认为在这个深度不可能存在红光。根据光传播理论，红色在这里将衰变成灰色或黑色。

马歇尔发现这里有三种鱼长有明显的红斑纹，他想知道这些红斑纹究竟起什么作用。他认为，如果没有作用，那么鱼就不可能生出这种斑纹；而鱼如果真的能看见红色，那么海洋生物学家就不得不重新考虑他们以前有关红色在水中传播的理论。

鱼究竟是如何在没有红光的地方显现出红光来的呢？通常情况下，红色素之所以显现为红色是因为它们反射红光，吸收其他波长的光。但在水深20米的地方，红光应该几乎已被水分子及其他微小颗粒吸收掉了，鱼又如何能反射红光呢？马歇尔猜测一定另有原因 ，他认为这就是荧光色素。荧光色素与普通色素在作用机制上存在很大差异，输入光可以激活荧光色素分子，使其发射长波光。

马歇尔以前在实验室里对可能发荧光的热带鱼进行过观察和测试，他发现这些鱼的确能发射荧光。大部分鱼发出的荧光可能源自一种叫做“闪光细胞”的特化色素细胞，位于鱼鳞下面的皮肤内。这些细胞含有鸟嘌呤晶体。马歇尔猜测，荧光不是来自鸟嘌呤晶体本身，而是来自晶体内的荧光蛋白，他甚至还怀疑荧光是由细菌制造，然后被鱼所利用。红荧光究竟源自何处，仍需进一步研究。

马歇尔发现，鱼的红色斑纹大多分布于头部和眼睛四周。有些虾虎鱼的臀鳍上生有红色斑纹，而三鳍鳚在第一背鳍上长有红色斑块。最明显的莫过于海马的亲戚海龙的艳丽的红色尾鳍。这些斑纹和斑块的分布特点表明了红荧光特殊的作用：与同伴进行通讯交流。

虾虎鱼（大图）的身上长有明显的红色斑纹。三鳍鳚（小图）在第一背鳍上长有红色斑块。这些斑纹和斑块的分布特点表明了红荧光的特殊作用：与同伴进行通讯交流。

根据近几年的研究，许多动物如鸟类、蜘蛛和螳螂虾等，都将荧光作为一种自然照明工具，以使其身体部位在发射荧光信号时更加清晰、明亮，或用于吓阻敌害，或用于吸引配偶。珊瑚礁鱼利用身体上的红色斑块发射信号，说明这些标记具有同样的目的。所不同的是，珊瑚礁鱼的荧光不是用来彰显自身颜色的，而是用作一种别人看不见的秘密通讯信号。比如三鳍鳚在求偶时会兴奋地来回摆动第一背鳍，这时你就会看到红色在上下快速地窜动。海龙在求偶时则拼命摆动其红色的尾鳍。

如果一条鱼能发射重要信息，而又不引起掠食者的注意，那就能为它带来额外的好处。由于红色长波光在水下传播距离有限，雄鱼尽可以对着雌鱼摆动它的红色性斑块，因为远处的动物看不到它的求爱信号，这就大大降低了它被其他动物吃掉的风险。

马歇尔还发现了珊瑚礁鱼发射红荧光的另外一个重要作用：帮助它们与背景色很好地融合在一起，以免被发现。他在第一次下潜时就注意到，较深处的珊瑚礁和海藻能发出一种淡淡的暗红色光，而一条发红光的鱼隐藏在这种背景下很难被其他动物发现。鮋是一种极善于伪装的动物，这种伏击式的食肉动物总是让自己隐藏在某个地方，静静地等待猎物靠近，然后出其不意地迅速攻击毫无警觉的猎物。马歇尔发现，有五种鮋发红光，它们身上生有大片红色斑块，与背景色非常相似。

然而，最让马歇尔感到意外的是，这里的螳螂虾竟然也能发荧光。与珊瑚礁鱼发出的红荧光不同，螳螂虾发出的荧光呈黄色，主要用来恐吓、警告敌害和吸引配偶。这还是科学家第一次发现螳螂虾利用荧光进行信息交流。当螳螂虾需要保卫领地或者抵抗敌害时，它就会摆出警惕的姿势，把头和胸部高高抬起，同时展开它那对吓人的附肢，这使得它看上去更加高大威猛，而且也能凸显它身上的颜色斑纹。这些色斑不仅反射普通的黄光，也反射黄色的荧光。由于水的光过滤作用，一般的视觉信号在水里是靠不住的，但荧光则能与水里的蓝光(由于蓝天光线的反射)形成强烈的对比，因此荧光在水里比在空气中更鲜明，黄色荧光斑纹能起到增强警告信号的作用。

螳螂虾在面对敌害时，会把头和胸高高抬起，同时展开它的吓人的附肢，这使得它看上去更加高大威猛，而且还能凸显它身上的黄色荧光斑纹。

上述最新发现让科学家不禁对珊瑚礁世界生出些许敬畏之情，真不知道在这光怪陆离的五彩世界里究竟还存在着多少未解之谜。