@藍(lán)眼淚群友，今夜海是什么顏色？ | 科到了

作者：王涵 | 中國科學(xué)院大學(xué) 現(xiàn)就職于煙臺市海洋經(jīng)濟(jì)研究院 審核：王文君 高級工程師 | 煙臺市海洋環(huán)境監(jiān)測預(yù)報中心

夜幕降臨時，岸邊的海水輕輕拍打沙灘，激起泛著藍(lán)色熒光的波浪，宛如漫天星辰墜入大海，如夢似幻。岸邊游人將一顆石子擲入海中，一圈圈藍(lán)色漣漪層層暈染，轉(zhuǎn)瞬即逝。這就是獨(dú)屬于沿海的浪漫景——藍(lán)眼淚。

圖一 藍(lán)眼淚

四月以來，藍(lán)眼淚在山東的煙臺、日照和福建平潭等地輪番現(xiàn)身，大批愛好者開啟了“追淚旅程”。五一期間海邊更是游人如織，文旅部門推出了追淚攻略，當(dāng)?shù)鼐用衽c游客還自發(fā)組建了藍(lán)眼淚互助群，實(shí)時分享觀測情報，一旦捕捉探尋到藍(lán)眼淚出沒線索大家便匆匆奔赴，只為捕捉這一瞬間的浪漫。

圖二 追淚攻略和互助群

一、一滴藍(lán)眼淚，半部甲藻史

你知道“藍(lán)眼淚”究竟是什么嗎？夜晚夢幻的海水到了白日卻換了一副模樣，海面漂浮著成片泛紅、略帶粘稠與異味的物質(zhì)就是“藍(lán)眼淚”的真實(shí)身份——夜光藻（Noctiluca scintillans）。如果每升水里夜光藻的數(shù)量達(dá)到3000-10000 個甚至更多時，就會變成令人警惕的現(xiàn)象——赤潮。

圖三 白天的藍(lán)眼淚和顯微鏡下的夜光藻

赤潮對海洋生態(tài)系統(tǒng)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的危害想必大家早已知曉，在引發(fā)赤潮的生物中，甲藻類是主力軍之一。夜光藻就隸屬于甲藻大家族，但其成熟形態(tài)（二倍體營養(yǎng)細(xì)胞）卻是家族中的異類：身體沒有外殼包被，沒有典型的橫溝和縱溝，還圓潤可愛，像一顆吹脹的小泡泡，200-1000微米的大小肉眼就可以看見；前端吃飯的地方生有一條長觸手，觸手基部還藏著一根短小鞭毛，給捕食吃飯幫了大忙；它身上還有退化的橫溝痕跡，腹面中央的縱溝和背面的桿狀器，能幫它在水里慢悠悠地前后劃水，方向感還挺不錯。

到了繁殖時期，夜光藻既能無性繁殖一分為二（下圖b），也能進(jìn)行有性繁殖，老母親（配子母細(xì)胞）產(chǎn)生的單倍體游動孢子是傳統(tǒng)甲藻的模樣：身體不那么圓潤，橫溝、縱溝和兩根鞭毛一應(yīng)俱全。這種特殊的形態(tài)和繁衍模式讓科學(xué)家們專門為它量身定制了夜光藻目、夜光藻科、夜光藻屬。

圖四 夜光藻不同類型細(xì)胞及配子

夜光藻可不是甲藻家族里唯一的發(fā)光者，除了它還有亞歷山大藻、膝溝藻、紡錘梨甲藻、多邊舌甲藻、長刺角甲藻等等，但它們發(fā)光機(jī)理基本相同。發(fā)光的來源是一個叫閃光體的結(jié)構(gòu)，它們像一個個獨(dú)立的小房間附著在液泡膜上，每個里面住著熒光三兄弟：老大熒光素結(jié)合蛋白、老二熒光素酶和老三熒光素。海面平靜時，帶有化學(xué)能的熒光素老三就像液體燃料，被老大結(jié)合蛋白緊緊地保護(hù)起來，等待著被點(diǎn)燃的契機(jī)。潮起，甲藻細(xì)胞壁感受到了外界的擾動，便依次傳遞信號（其實(shí)是電位變化）給液泡膜和閃光體膜，導(dǎo)致閃光體內(nèi)pH值迅速下降，這好似按下了開關(guān)鍵，老三熒光素掙脫了大哥的保護(hù)，與改變了自身結(jié)構(gòu)的老二熒光素酶緊緊相擁，加上氧氣，這次藍(lán)色火焰的點(diǎn)燃工作便順利完成。一般來說海水的擾動越強(qiáng)，甲藻發(fā)出的光芒就越強(qiáng)；如果海水?dāng)_動沒達(dá)到一定閾值，便不會發(fā)光。

圖五 夜光藻不同類型細(xì)胞及配子

有些甲藻的發(fā)光還存在晝夜節(jié)律，比如梭狀角藻和鈍角原多甲藻在夜間的發(fā)光強(qiáng)度分別是白天的29倍和137倍；比如芬蘭海域一種亞歷山大藻的發(fā)光強(qiáng)度在日落后開始增強(qiáng)，午夜達(dá)到最大，到早晨則完全消失。這些甲藻體內(nèi)像裝了一個24小時生物鐘，白天強(qiáng)制它休養(yǎng)生息，只為了晚上更好的發(fā)光。這個節(jié)律還

是內(nèi)源性的，即使在完全黑暗的環(huán)境中培養(yǎng)，其發(fā)光能力依然存在晝夜變化。

對于個頭微小的甲藻來說，發(fā)光雖然很耗力氣，但它們對于發(fā)光能量的分配甚至優(yōu)于細(xì)胞自身的生長，真的是很執(zhí)著啊。究其原因目前有“報警”和“恐嚇”兩種猜測，簡單來說，當(dāng)甲藻認(rèn)為到自己快要被浮游動物捕食時，“報警”認(rèn)為它會通過發(fā)光向更高級的捕食者報信，借助更高營養(yǎng)級的生物來擺脫危機(jī)；而“恐嚇”則認(rèn)為，它是想通過突然發(fā)光，嚇懵正要吃自己的浮游動物，然后趁機(jī)溜之大吉。

但在美國西海岸有個特例，研究人員發(fā)現(xiàn)這片海域有一群叛逆的夜光藻，無論怎么攪動海水都堅決不發(fā)光，研究表明這些群體內(nèi)根本沒有老三熒光素！老二熒光素酶也因?yàn)榛蛲蛔冇谰檬В闪藬[設(shè)。而且這些不發(fā)光的夜光藻只有正常大小的一半，繁殖速度顯著增快。研究人員推測，放棄發(fā)光是這些夜光藻為了適應(yīng)環(huán)境不得不做的改變，該區(qū)域的主要捕食者不依靠視力捕食，發(fā)光達(dá)不到“報警”和“恐嚇”的效果，久而久之，發(fā)光的功能逐漸退化，轉(zhuǎn)而將用于發(fā)光的能量轉(zhuǎn)而投入生長繁殖，保證了自己種群的繁榮壯大。

說回夜光藻，它雖名字里帶個“藻”字，習(xí)性卻和普通藻類大不相同。紅色夜光藻的細(xì)胞內(nèi)，原生質(zhì)呈淡紅色，沒有葉綠體，沒法像普通藻類那樣靠光合作用“自給自足”，只能吃細(xì)菌、別的藻類等生物維持生存；還有一種綠色夜光藻體內(nèi)住著共生綠藻，兩藻之間互利共生，你給我穩(wěn)定的庇護(hù)所，我給你點(diǎn)營養(yǎng)省得你天天奔波找吃的，所以這種綠色夜光藻偏愛溫度更高、陽光更穩(wěn)定的海域。而我國目前發(fā)現(xiàn)的夜光藻均為紅色夜光藻。

二、生成一片藍(lán)眼淚，需要幾步？

2021年2月14日，廣西北部灣潿洲島海域出現(xiàn)了一次有記載以來最大的夜光藻赤潮，夜光藻濃度達(dá)到了3.2×105 cells/L，遠(yuǎn)超赤潮標(biāo)準(zhǔn)的104 cells/L，波及面積范圍達(dá)到了6400平方千米。

圖六 2021年2月北部灣夜光藻赤潮現(xiàn)場圖及14日遙感圖

這個規(guī)模有多驚人？據(jù)官方統(tǒng)計，近十年來，每年大約會發(fā)生50次赤潮，這一年內(nèi)50次加起來的總面積才約為6000平方千米。而2021年全年各地赤潮累計總面積達(dá)到了歷史性的23277平方千米，是其他年份平均面積的近四倍。

圖七 2015-2024年我國海域赤潮累計面積統(tǒng)計

這次夜光藻赤潮還有兩個反常情況：一是赤潮發(fā)生時間是2月份，而非以往常出現(xiàn)的4-5月；二是分了上下半場，赤潮從2月13日開始出現(xiàn)，17日突然消散，3天后又猛烈的卷土重來。

那這一年究竟有什么特殊的情況，赤潮早早的大面積現(xiàn)身？而且為什么突然消失后再出現(xiàn)？借著這次超大夜光藻赤潮，我們來探尋它們產(chǎn)生的秘密。

地理位置：安置夜光藻身心的港灣

赤潮經(jīng)常在各種海灣現(xiàn)身，只因這里營養(yǎng)豐富，食物充足，水流舒緩，風(fēng)浪溫和。北部灣位于我國南海的西北邊，是我國最大的半封閉海灣，東臨中國廣東雷州半島和海南島，北靠廣西，西接越南，與瓊州海峽與南海相連。夜光藻一看，這種繁衍生息的風(fēng)水寶地哪找去？進(jìn)去了就不想出來，為這次大面積赤潮的爆發(fā)埋下了伏筆。

圖八 北部灣地理位置

除了北部灣，渤海區(qū)域的渤海灣、遼東灣、萊州灣、膠州灣，大連的蟹子灣、大黑石、小黑石，福建平潭海壇灣、長江澳、龍王頭等天然海灣都是夜光藻頻繁扎堆的地方。河口附近也是赤潮的高發(fā)地，比如鴨綠江口、黃河口、長江口、閩江口等等，江河每天往海里倒淡水的同時，攜帶著泥沙和豐富的營養(yǎng)，再遇上海灣和島礁的阻擋，夜光藻變極易發(fā)生大規(guī)模滯留。

水溫：春江水暖藻先知

紅色夜光藻對水溫適應(yīng)能力的還是挺強(qiáng)的，10℃-25℃的水溫都能接受，而且生活在不同海區(qū)的夜光藻已經(jīng)練出了因地制宜的本事，比如日照、膠州灣海域的夜光藻6℃以下就活躍起來了；但大部分情況下，20℃左右的水溫是讓它感覺最舒服的，生長繁殖也格外迅猛。研究表明，中國沿海夜光藻赤潮位置呈明顯季節(jié)規(guī)律：冬季至夏季由南向北推進(jìn)，秋季隨水溫降低向南回撤。

大家可能會想，2月份就出現(xiàn)這場超大夜光藻赤潮的原因難道就是水溫？答案是有它的助力，但并非關(guān)鍵。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，北部灣2月份的水溫與之前和之后的年份并沒有顯著差異，都在16-24度上下。水溫雖不是導(dǎo)致這場赤潮的決定性條件，但是不可或缺的必要條件，沒有合適的水溫作為保障，再關(guān)鍵的條件也難以促成赤潮爆發(fā)。值得注意的是，水溫和赤潮有強(qiáng)烈的“反因果關(guān)系”，衛(wèi)星監(jiān)測顯示，赤潮區(qū)域的水溫比周邊海域高出2.5℃至2.9℃，純是夜光藻像厚被子一樣自己捂出來的。

食物和它的搬運(yùn)工們：一場精心的耦合

終于輪到赤潮爆發(fā)的關(guān)鍵因素登場了，這些因素趕巧湊到一起，齊心協(xié)力解決了一個核心難題——給夜光藻“送飯”。

你可能會認(rèn)為：這么大赤潮，海水一定很肥吧？非也。營養(yǎng)鹽不會直接影響夜光藻的生長繁殖，但會影響到夜光藻的口糧——其它的浮游植物，尤其是硅藻。研究表明，2021年北部灣赤潮暴發(fā)時，水質(zhì)達(dá)到國家Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)，富營養(yǎng)化指數(shù)小于1，屬于貧營養(yǎng)，而且還極度缺磷。那夜光藻可怎么活哇？雖然北部灣這沒有營養(yǎng)，但是廣東那邊可有的是。只不過兩地相隔一定距離，干脆叫來了幾位搬運(yùn)工，其中一股沿岸流自東向西穿過瓊州海峽，把粵西地區(qū)富營養(yǎng)化的水一波一波地運(yùn)到北部灣；灣內(nèi)氣旋式環(huán)流，把營養(yǎng)物質(zhì)和藻細(xì)胞往潿洲島西側(cè)聚攏；在垂直方向上，海底的冷水還帶著營養(yǎng)鹽翻上來補(bǔ)給一下。

有了搬運(yùn)工助力，在赤潮爆發(fā)前幾天，硅藻先爆發(fā)了，它們可是紅色夜光藻的最愛，海水中葉綠素a濃度也迅速升高。靠著這條超短食物鏈，夜光藻瘋狂干飯，密度飆升，葉綠素a也跌到谷底。不過食物鏈短了也致命，這個草臺班子堅持了一個多星期就進(jìn)入了衰退期。

還有一個重要角色是風(fēng)。2月的北部灣，東北季風(fēng)少見的偷懶了。赤潮暴發(fā)那幾天大多刮2-3級風(fēng)，海面相對來說比較平靜。這種弱風(fēng)環(huán)境也為赤潮的爆發(fā)提供了助力：既能可以幫助夜光藻舒服地聚在表層，又不會把它們吹散；而2月17日赤潮突然消失，正是因?yàn)闁|北風(fēng)突然增強(qiáng)到7m/s以上，海水上下翻滾將夜光藻攪到深處，衛(wèi)星云圖上完全看不到它們的蹤跡；三天后風(fēng)力又恢復(fù)到先前的微風(fēng)狀態(tài)，于是夜光藻又卷土重來。

圖九 17日遙感圖，夜光藻已消散

圖十 赤潮期間風(fēng)速與赤潮面積的關(guān)系成反比

研究表明，夜光藻一年四季都存在于我國沿海海域，它之所以會爆發(fā)，都是地理位置、適宜水溫、風(fēng)力、水動力、營養(yǎng)供應(yīng)這幾個條件的完美配合，只是不同海域、不同時期，這些條件的組合方式略有差異。國內(nèi)經(jīng)常發(fā)生赤潮的地區(qū)，附近都有營養(yǎng)水源和沿岸海流，只等到水溫適宜的弱風(fēng)時節(jié)，便是夜光藻聚眾鬧事的時候。福建平潭是國內(nèi)藍(lán)眼淚現(xiàn)象最穩(wěn)定的地區(qū)，它靠浙閩沿岸流源源不斷“送貨”，加上東北季風(fēng)減弱或轉(zhuǎn)向，導(dǎo)致海灣內(nèi)的水體滯留時間延長、分層加強(qiáng)，夜光藻安心在這里積累數(shù)量，最終形成我們看到的藍(lán)眼淚景觀。

氣候變化下藍(lán)眼淚40年間的變遷

經(jīng)過前面的分析，我們已經(jīng)了解到夜光藻赤潮發(fā)生的一些自然規(guī)律。但研究人員翻了過去90年（1933年到2023年）中國沿海的赤潮記錄，又結(jié)合了40年的衛(wèi)星海溫數(shù)據(jù)和基因測序技術(shù)，他們驚奇的發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)氣候變化在緩慢的影響藍(lán)眼淚的發(fā)生節(jié)奏。

首先是藍(lán)眼淚“北漂”了。過去40年，中國沿海的海水持續(xù)變暖。夜光藻最喜歡的溫度區(qū)間是21.9℃到22.7℃，這條舒適線正在逐年向北挪移，于是藍(lán)眼淚也跟著搬家。據(jù)統(tǒng)計，秋天的赤潮平均緯度北移了超過8度，夏天也挪了5度以上。2000年以前集中在南方海域的藍(lán)眼淚，如今在北方沿海也能頻繁見到。

圖十一 左為各個季節(jié)四十年間每十年的主要發(fā)生地區(qū)向北發(fā)生了移動；右為統(tǒng)計學(xué)擬合出的緯度變化

其次是赤潮的“日歷”亂套了。以前赤潮主要集中在4到5月，現(xiàn)在有人1月就能看到藍(lán)眼淚，一直拖到8月還不肯散場，氣候變化把這部春季限定的“短劇”硬生生拉成了半年長的“連續(xù)劇”，“單集”的持續(xù)時間也越來越長。

圖十二 藍(lán)眼淚發(fā)生高峰期逐漸拉長

令人擔(dān)憂的是赤潮整體變得更加混亂了。這40年間，赤潮的持續(xù)時間大約每10年出現(xiàn)一次波峰波谷，但整體趨勢是往上走的。2000年以后，有毒赤潮和雙相型赤潮（由兩種赤潮生物引發(fā))明顯增多，以前不常見的外來藻種也開始湊熱鬧，給海洋生態(tài)治理帶來了更大挑戰(zhàn)。

圖十三 藍(lán)眼淚持續(xù)天數(shù)每十年一高峰且逐步增長

三、滄海閃爍點(diǎn)點(diǎn)光，驚盡人間代代眸

雖然“藍(lán)眼淚”近些年才興起，但海洋發(fā)光現(xiàn)象很早就引起了人們的注意。在學(xué)術(shù)上，歐洲科學(xué)家自18世紀(jì)開始系統(tǒng)研究海洋生物發(fā)光情況，給夜光藻的命名過程也是一波三折。

時間回溯到1753年，英國博物學(xué)家Baker首次將夜光藻記錄在文獻(xiàn)中，受限于當(dāng)時的科學(xué)認(rèn)知水平，他無法準(zhǔn)確界定夜光藻的生物分類，只能模糊地將其描述為 “發(fā)光生物”。在這之后的很長一段時間里，人們將夜光藻歸入水母類，命名為Medusa marina，算是有個家，有個名字。

1804年，愛爾蘭博物學(xué)家Macartney在英格蘭的赫恩灣度假時偶然發(fā)現(xiàn)了這種在海水中閃爍發(fā)光的生物，并在1810年發(fā)表的一篇論文中將其命名為“Medusa scintillans”，意為“閃爍的水母”，準(zhǔn)確抓住了它最明顯的特征。在未來確定夜光藻正式命名后，人們常常會在其學(xué)名后標(biāo)注 Macartney 的名字以表紀(jì)念。

圖十四 Macartney發(fā)表的論文，那時還是手寫稿

1816年，法國自然學(xué)家Suriray為夜光藻創(chuàng)建了一個新家“Noctiluca”，意為“夜光”，將其從水母類中獨(dú)立出來；1834年，德國自然學(xué)家Ehrenberg確認(rèn)其為單細(xì)胞生物，描述其微觀結(jié)構(gòu)，并提出屬名Mammaria和種名Noctiluca marina。

德國生物學(xué)家Haeckel曾做了一件大事，他直接創(chuàng)立了一個新世界——原生生物界，把當(dāng)時顯微鏡下發(fā)現(xiàn)的、所有不能明確歸入動植物的單細(xì)胞生物，以及細(xì)菌等原核生物囊括其中，這在當(dāng)時掀起了一番爭論。順便的，他在1894年把夜光藻與甲藻歸為一類，并建立了夜光藻目，這一分類體系一直延續(xù)至今。

20世紀(jì)初，美國著名原生動物學(xué)家Kofoid和他的學(xué)生Swezy一起寫了《自由生活的裸甲藻》，通過詳細(xì)細(xì)胞學(xué)觀察，最終確立夜光藻分類地位和它現(xiàn)在的名字Noctiluca scintillans。道路是曲折的，前途是光明的，這場跨越世紀(jì)的命名接力一點(diǎn)點(diǎn)拂去了覆蓋在藍(lán)色熒光上的塵埃，此后，科研人員對夜光藻的研究邁入了分子與組學(xué)時代。

雖然我國對夜光藻的研究起步較晚，但是古代的漁民很早發(fā)現(xiàn)，在溫暖季節(jié)的夜晚捕魚，常常能看到海面泛起幽幽光亮，他們便將這種神奇現(xiàn)象稱為“海火”。在明代崇禎年間，學(xué)者方以智曾寫過一部百科全書著作《物理小識》，第二卷中有一個章節(jié)叫“陰火謙燃”，里面就記載了海上發(fā)光現(xiàn)象：

曾弗人曰：呂宋客言，船上夜以淡水茶潑海，則見火起。小西洋一處，海火夜盛，持器汲起，滿器皆火光，滴入掌中，光亦瑩然可玩。

這段話是說：到呂宋的商人講，夜里在船上把茶水潑到海里，就會激起火星；小西洋某處“海火”在夜晚特別旺，用容器舀起來，整個容器都是光；滴在掌上，光亮晶瑩，可以把玩。細(xì)細(xì)品味這段話，無論是“潑海見火”的觸發(fā)方式，還是“滿器火光”的發(fā)光特征，都與如今我們看到的藍(lán)眼淚現(xiàn)象高度契合。就連潑茶、汲起的舉動，都與現(xiàn)代人的行為如出一轍。

圖十五 左：潑海則見火起；右：持器汲起，滿器皆火光

1952年渤海地區(qū)爆發(fā)了一次夜光藻赤潮，同年費(fèi)鴻年教授在《學(xué)藝》雜志上刊發(fā)了一篇《發(fā)生赤潮的原因》，成為了中國夜光藻赤潮研究的新起點(diǎn)。他在文章中介紹了夜光藻的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，并確認(rèn)了當(dāng)年的渤海地區(qū)赤潮為夜光藻赤潮。80年代后，全國沿海廣泛開展夜光藻和赤潮的相關(guān)研究。

圖十六 費(fèi)鴻年教授在《學(xué)藝》上發(fā)表的《發(fā)生赤潮的原因》

什么時候夜光藻赤潮叫“藍(lán)眼淚”了呢？這個浪漫名字的由來沒有確切的出處，據(jù)說最早臺灣省馬祖地區(qū)的漁民給起的。2010年后，得益于攝影技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，藍(lán)眼淚逐漸走入了大眾視野。進(jìn)入短視頻時代后流量暴增，加之文旅部門將“藍(lán)眼淚”打造成地域IP，推出專門的觀測預(yù)報、旅游線路、宣傳片，讓藍(lán)眼淚逐步成為全國知名的濱海觀賞景觀，也帶動了當(dāng)?shù)貫I海旅游的發(fā)展。

旅游從業(yè)者和游客對藍(lán)眼淚喜聞樂見，卻給漁民帶來了困擾。說到底，夜光藻的爆發(fā)不是為誰而準(zhǔn)備的表演，它何時浮現(xiàn)、停留多久、規(guī)模幾何，本質(zhì)上不受人為支配。在這種情況下，沿海城市轉(zhuǎn)變思路、因地制宜，把這種不確定性轉(zhuǎn)化為一份“流動的文旅資源”也是一種折中的選擇。但我們必須清醒：對于海洋生態(tài)我們要有底線，學(xué)會尊重它的自然發(fā)生，不去過度干預(yù)和開發(fā)，更不能因?yàn)樽非罅髁亢屠妫茐暮Ｑ笊鷳B(tài)環(huán)境。

四、結(jié)語

從古至今，這海上奇觀見證過無數(shù)世人的駐足與驚嘆。夜光藻的名字似乎能帶你穿越時空，與baker一起并肩眺望這片璀璨的海域，親歷生物界對它分類和命名的各抒己見，聽春末夜捕漁民訴說“海火”的奇異事件，與費(fèi)鴻年共同翻開中國赤潮研究的扉頁……

直到今天，我們對夜光藻有了些許了解，用手機(jī)記錄并在網(wǎng)絡(luò)上分享美麗的邂逅。漫長歲月里，先人嘗試去研究和解答，沒來得及回答的問題，我們回答了一些；我們答不完的，就留給后人。而夜光藻不管這些，千百年來它只按照自然的節(jié)奏，在海中生活，安靜地發(fā)光。

愿我們的星球更美好~

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編輯：楠客