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深海里的追光者
发布日期:2022-08-05 13:16   来源:未知   阅读:

  无论航行至何处,若在船后拖一张渔网深入黑暗边界之下,捞上来的大多数动物都会发光。海洋广阔无垠,海面与海底之间容纳着巨量水体,构成了地球上最庞大的生态系统。

  因此,我们所谈论的可谓一个由“造光者”组成的世界。从这个角度来看,如果海洋中的大多数动物具有发光属性,那么地球上的大多数生物都在以一种我们不理解的语言沟通交流——光的语言。

  伊迪丝·威德,海洋生物学家,从1984年首次潜入深海遇到发光生物后,就一直在做一个“追光者”。

  伊迪丝人生第一次看到生物发光是在自家的后院里。温暖的夏夜,闪烁的萤火虫,散发着醉人清香的草地,它们构成了伊迪丝的童年回忆。

  但幼年时代关于萤火虫发光的思考,并不是伊迪丝长大后从事另一有机体发光机制研究的原因。甚至可以说,在遇见萤火虫之后的近20年里,她从未思考过动物如何发光这一问题。在失明以后,她才开始痴迷于生物发光现象。

  1969年秋,伊迪丝进入塔夫茨大学学习生物学,梦想着将来能成为一名海洋生物学家。但幼时背脊受伤没能及时治疗,导致伊迪丝现在脊柱错位严重,不得不进行脊柱融合手术。

  术后伊迪丝不幸染上了一种名为“弥散性血管内凝血”(DIC)的血液疾病,几乎全身出血,甚至造成视力恶化。

  没有人能准确告诉伊迪丝成为一名海洋生物学家需要具备哪些素养,她也不知道职业前景如何,相比之下,“成为一名医生”的道路已有无数前人走过,路标清晰。

  1973年,伊迪丝从塔夫茨大学毕业,进入哈佛大学医学院。她做了两年实验室技术员,而后进入加州大学圣巴巴拉分校电子工程专业攻读硕士。

  后由于自我规划,伊迪丝希望能获准转向仪器学,但被科学仪器项目的创始者兼主任维尔吉尔·埃林丝以“女人不会修东西”而拒绝。

  这种事不是第一次了。此前伊迪丝在哈佛医学院的老板也坚信女性缺乏真正创新所需的天才火花,认为最适合她们的路是为光彩夺目的男人充当稳定剂。

  伊迪丝的母亲教导她,不要浪费时间把自己的缺点与性别牵扯在一起。她最终决定转至生物化学系。

  后成为神经生物学家吉姆·凯斯的带薪研究生,吉姆·凯斯是生物发光领域的泰斗,先后培养出许多优秀的研究生,科学生涯成绩斐然。在这里,伊迪丝正式开始接触生物发光领域。

  夜间捕捞能看到各种发光生物。闪烁的浮游生物、发光的磷虾、拥有发光器官的灯笼鱼;黑丝绒质感的巨口鱼,身形细长,像一只下巴上挂着鞭子形发光鱼饵的鳗鱼;哥特风格的墨黑色幽灵蛸,鳍根处有两个巨大的可开合发光器官,仿佛另一对眼睛。

  1984年,伊迪丝刚博士毕业,有幸加入一个科研小组,这个科研小组首次将这种潜水服应用于探索海洋。

  他们在怀尼米港的一个水箱中接受了训练,接着伊迪丝的第一次公海潜水就在圣巴巴拉海峡开始了。

  无数放光微粒将她环绕,仔细观察可以发现,发光体大多像是内部点亮的有机原生质,由2至4个微型发光球串联组成,外部包裹着轻盈的护套,不禁让人想起“人鱼之泪”的意象。

  后来,当人们让伊迪丝描述所见之景时,她脱口而出:“好像美国独立日放的烟花一样!”

  1985年,伊迪丝在“深海漫游者”上首次借助“SPLAT网”在水下拍摄记录发光现象。

  某些结实的圆形水母撞击网面时发射出完美的光链;而另一种精致的水晶状水母好似热气腾腾的圆面包,边缘长着数百条线状触须。栉水母产生的光带会沿着栉板传导,形成优美的数字“8”的形状。

  更加震撼人心的是管水母,它们身体的不同部位各有不同的发光方式,其中,双小水母的气胞囊发出稳定的光芒,而布满触须的下半部则明暗闪烁。另一种名为浆果离翼水母的管水母下半部光线明亮,而光带则沿着气胞囊所连接的内茎舞动。

  依据摄像机记录的成果,伊迪丝着手建立了一个生物发光特征数据库,存储不同可识别生物发光的时间与空间特征,从而帮助人们识别背后的发光体。

  在这次考察接近尾声时,哥伦比亚广播公司、美国全国广播公司报道了这次的探索发现。英国广播公司还拍摄了一部有关伊迪丝他们探险的纪录片,展示了生物发光录像,以及当时世界上分辨率最高的深海生物视频记录。

  伊迪丝希望这能够吸引外界对深海探索的额外资助,但深海探索,尤其是生物发光领域获得的资金支持,相比于太空探索简直少得可怜。

  1997年夏末在缅因湾执行科考任务时,伊迪丝和前博士后、如今的合作者塔米·弗兰克在不同深度用样带取样,记录动物在不同光线下的分布模式。

  从2600英尺上升至2400英尺深度时,他们发现了一只红色章鱼,随即将其捕获。

  生物发光虽在枪乌贼中很常见,却较少出现在章鱼中。事实上,目前仅有两个已知案例,发光器官也与吸盘无关:在雌性的嘴部周围,奇特的扇形黄色环中会发出光亮,而且只在特定时间——可能是试图吸引配偶的时候。

  而后他们在显微镜下观察章鱼发光器官的横截面时,发现了吸盘特有肌肉环的残余。这是已经进化为发光器官的吸盘。

  随着章鱼进化出可吸引配偶和食物的发光吸盘,它们便得以结束底栖生活,选择在开放的海洋中生存,原本用于攀附岩石和贝类的吸盘失去了作用。

  某个身体部位一旦遭到淘汰,失去自然选择中的优势地位,就会逐代退化,因为该部位功能障碍的突变会被选择留下,这就是吸盘进化为发光器官的原理。不过,吸盘过去的某些残余特性仍有存留。

  伊迪丝一直想知道,如果没有人类贸然进入带来的惊吓,深海本应有哪些动物,做出怎样的行为。

  合乎逻辑的解决方案是开发一套远程系统,一种动物看不到的相机照明系统。经过数学计算,伊迪丝确信自己的方案可行,甚至为其起了个很酷的名字:海中之眼。万事俱备,只欠资金。

  任何资助机构在权衡财政支持时,都要确切知道最后会发现什么,但现实是伊迪丝也不知道!但伊迪丝坚信,那里一定存在着大量生物,许多闻所未闻,因为人类把它们都吓跑了。

  2003年海中之眼试验成功后,伊迪丝立即向NOAA海洋探索研究办公室上交了一份提案,建议以一种全新方式探索海洋——将海洋生物的视觉能力考虑在内。

  神奇的绿鹦鲷是伊迪丝的灵感来源,早在最初研究各类生物发光的颜色时,她便用光学多道分析仪测量了它的发光情况。

  与许多深海鱼一样,它的眼睛旁边可发出蓝色闪光,但下方还有一个更大的发光器官,能发出红光。绿鹦鲷的惊人之处在于,它不仅能发出红光,也能看见红光!这意味着它拥有狙击手视角,能够“看见而不被看见”。

  绿鹦鲷的红光器官具有一个突出特点,即其上方效果显著的截止滤光片,可将器官原本产生的明亮红橙色转变为更暗的红外线。

  凭着大自然赋予的灵感,伊迪丝决定将截止滤光片与红色LED相结合,从而降低照明的可见度。

  除此之外,伊迪丝还想通过效仿礁环冠水母发光与动物交流沟通。无论外界光照条件如何,这种深海水母都宏伟而瑰丽,能够起到防盗警报的作用,向更高阶的捕食者求救。深海生物往往有着超凡的眼力,任何提示性闪光都可能使捕食者发现猎物,此时的猎物已不再是水母,而是它的捕食者。

  在伊迪丝看来,这种规模的生物发光现象或许能吸引到数百英尺外的捕食者,如果真是这样,那么模仿礁环冠水母的优势有二:既有助于证实其防盗警报的作用,又能将大型捕食者吸引至海中之眼的镜头范围内。

  一只美洲大鱿鱼被附在“ 特里同 ”潜水器前方的电子水母吸引,该潜水器在拍摄《蓝色星球 II》时潜至秘鲁海岸之下

  2004年,在电子水母被激活86秒后,海中之眼拍到了一只巨型鱿鱼,一个全新的鱿鱼品种——并不仅仅是新种或新属,很可能是一个新科!

  在电子水母被激活 86 秒后,海中之眼将这只鱿鱼拍了下来,它在当时完全是个新物种, 无法归入任何已知的科学类目

  在递交NOAA的提案中,伊迪丝曾为此次任务取名“深镜”,强调人们将采取全新的考察方式:新技术将帮助我们看透深海,并提供一种动物眼睛的视角。

  在古代水手口中,北海巨妖是一只遮天蔽日的多臂怪兽,漂浮在海面时甚至会被误认作岛屿。如今我们终于明白,水手们描述的是大王乌贼。

  对于海洋生物学家而言,大王乌贼就像亚哈船长的白鲸一般,象征着“常常溜走的那一位”。

  日本广播协会NHK在探索频道的协助下迈出了野心勃勃的一步:为在自然栖息地拍摄大王乌贼提供资助。而伊迪丝也因海中之眼项目的成功,参与了这次历史性的探险任务。

  2004年,首次深镜行动圆满结束后,伊迪丝再次向美国国家科学基金会提出申请,希望打造一部系泊式的海中之眼。

  2009年10月,相机顺利部署完成。系统激活后开始自动记录,自此人类对深海生命的观察从微不足道的间歇细流变为消防水龙头喷涌而出的水瀑。

  伊迪丝对此早有预期,因此将工程预算的一部分划给蒙特雷湾水族馆研究所的计算机工程师,请他们开发一款自动图像识别系统,匹配某些动物的外形轮廓,并将出现生物运动的位置在影像中标出,并将视频上传至网络,把海中之眼打造成一部深海网络摄像机。

  系泊海中之眼大获成功。但它需要从岸上铺设电缆,花费极高,后勤物流压力较大。随着资金日益减少,再次部署的可能性十分渺茫。

  因此,在2007年深镜项目结束时,伊迪丝、贾斯汀·马歇尔和宋克·约翰森构想了一个全新平台,将其命名为“美杜莎”。

  他们的设计理念是尽可能压缩体积,使其能够从船舷上放下来,回收时只需发射声学信号,美杜莎便会卸下重物弹回水面,然后被拖回船上。

  布兰迪·纳尔逊和伊迪丝·威德准备好在英国石油公司漏油现场附近部署“美杜莎”(来源:Sylvia Earle)

  潜水点位于小笠原群岛附近,该群岛是东京以南600英里处的亚热带岛屿链。洼寺恒己正是在这些水域拍摄到静态图像的,他相信抹香鲸每年都会来这里捕食大王乌贼。

  7月3日,多少人苦苦寻觅多年都未能追踪到大王乌贼,配备光学诱饵的美杜莎系统却一战成功,连续捕捉到三组镜头!

  2019年,伊迪丝带着美杜莎系统踏上一程不同寻常的旅行,这是由NOAA资助的墨西哥湾科考任务,被称为“午夜之旅”。

  6月17日美杜莎系统第二次成功拍到大王乌贼,它证实了第一次的成功并非运气。

  之后,在NOAA网站上,伊迪丝指出此次发现鱿鱼的海域位于墨西哥湾油井边缘,这里每天生产近200万桶石油。

  事实上,伊迪丝所处位置与阿波马托克斯深海石油钻井平台距离极近,这是地球上最大、最深的钻井平台之一。由于对化石燃料的长期依赖,人类的痕迹竟已扩展至传说中北海巨妖的巢穴!

  漫长的历史中,人类往往将大自然视为要去对抗的怪兽,欲将其击溃征服。人口剧增,人类破坏地球的能力也增强了,伊迪丝担心,如果坚持将自然界看作需被征服的怪物,人类只会因自负走向毁灭。

  2005年,伊迪丝协助创办了非营利环保组织海洋研究和保护协会(ORCA),随着港湾海洋研究所的潜水器项目逐渐减少,她意识到需要关注那些与海洋健康有关的严峻议题。

  趁现在还来得及,人类需将重点放在对地球的探索上。我们已明白海洋赋予地球生机,却又对它知之甚少,我们需要开启一个全新的探索时代,专注于我们最宝贵的财富——生命。

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