馬祖藍眼淚:從海岸奇景到顯微鏡下的祕密

本文轉載自顯微觀點

每年春夏,馬祖的海面上經常暈著一片神祕夢幻的淡藍色螢光,隨著海浪明暗閃爍。這便是被美國 CNN 列為「世界 15 大自然奇景」的「藍眼淚」自然奇觀。

但藍眼淚可不只是攝影玩家眼中的浪漫美景,更是一種與生態與科學研究緊密關聯的海洋生物現象。這些閃爍的藍色光點其實是一種稱為夜光蟲(Noctiluca scintillans)的甲藻門單細胞生物,受到海浪、自然風甚至人為驚擾而發出淡淡藍光,需要在沒有光害的環境下才能清楚看見。以前在馬祖當地常將藍眼淚稱為「丁香水」或「海耀」,因為清明到立夏前後是馬祖漁民捕撈丁香魚的季節,而當看到微弱藍光在水面閃耀,就會大量出現以夜光蟲為食物的丁香魚群聚集。

馬祖藍眼淚。攝影/林瑞興

夜光蟲是什麼?顯微鏡下的藍色魔法

國立臺灣海洋大學在馬祖北竿設立分部,並推動「馬祖海域海洋生態整體調查計畫」,開啟「藍眼淚」的研究以及培植技術的研發,希望解開「藍眼淚」之謎。

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海大研究團隊在「藍眼淚」經常出現的介壽澳口沿岸水域進行採水,利用毛細管在解剖顯微鏡下將發光生物進行單細胞分離培養,證實夜光蟲是造成馬祖「藍眼淚」的主要發光生物。

夜光蟲是一種單細胞渦鞭毛藻,具有一橫向鞭毛和一個觸手。蟲體呈現腎形或球狀,直徑大小僅介於 200 至 2000 μm(微米)。

夜光蟲分為兩個類群,一種是體內有內共生藻(Protoeuglena noctilucae),可不攝食,靠共生藻光合作用提供能量存活的綠夜光蟲;另一種是體內不存在共生藻的紅夜光蟲。而馬祖發現的夜光蟲屬於紅夜光蟲。

每隻夜光蟲大約含有 104 個發光源,每個發光源大小為 0.5-1.5 µm,大約可放出 105 個光子。發光時間約可持續 80 毫秒(ms,10-3 秒),一閃即過,因此我們常看到海面一片藍的景象通常是長期曝光的效果。

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不過夜光蟲發光的目的尚不清楚,有研究認為黑暗中發出生物光可對外敵產生威嚇作用,或吸引更大型的生物來攻擊夜光蟲的攝食者。另外一種說法是生物光在黑暗中可作為識別同種生物的標誌以進行交配,或是做為吸引餌料的工具。但可以確定的是,當受到外力刺激夜光蟲便會發光。因此當船前進時,在船隻兩側的便會聚集許多小光點;或當浪拍打時,也會出現閃閃點點的藍色螢光。

藍眼淚大爆發 有性生殖是重要關鍵

除了發光機制,海大研究團隊持續針對藍眼淚進行研究;尤其是為何在特定時節,馬祖藍眼淚會「大爆發」。

通常每年 4 月至 6 月前往馬祖的機票都極為搶手,因為這正是藍眼淚的最佳觀賞季節;但事實上,3 至 9 月都可說是馬祖藍眼淚的觀賞期。

過去認為夜光蟲是因為無性生殖而出現爆發期,但根據海洋大學發表於《Frontiers in Marine Science的研究指出,有性生殖其實扮演更重要的角色。

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藍眼淚的主要發光生物為夜光蟲。攝影/楊雅棠

當水溫低於攝氏 27 度時,閩江水帶入豐富陸源性無機營養鹽進入馬祖周遭水域,造成矽藻,也就是夜光蟲的餌料大量快速成長,進而引發夜光蟲數目快速增加。

但是當夜光蟲經歷一段爆發性成長、周圍獵物數量突然下降時,它們便會「感受到壓力」,轉變為另一種細胞型態—配子母細胞(gametocyte),並產生 256 到 1024 個原始配子(progametes)。這些配子結合成合子後沉入水底、暫時停止發育,等待來季重新復甦。

海大研究團隊使用解剖顯微鏡和立體顯微鏡針對夜光蟲、配子母細胞、綠藻(夜光蟲的餌料),每 24 小時進行計數,以計算實驗期間有性生殖率的變化。

研究結果發現,有性生殖率或配子體母細胞濃度的上升僅發生在獵物濃度發生大幅變化時,通常發生在夜光蟲族群成長的指數期之後。當餌料濃度降至 400 個細胞/毫升以下時,配子體母細胞數量會顯著增加,從夜光蟲總族群的 1%(或更少)增加到近 10%。也就是說,獵物濃度的突然下降會誘導更多的夜光蟲轉變為配子體母細胞。

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馬祖的藍眼淚不僅是自然界奇觀,更是探究海洋生態系中夜光蟲與環境互動的科學視窗。下次前往馬祖「追淚」時,不妨想像一下藍光的真實身影。

參考資料:

  • Lee, J. L., Chiang, K., & Tsai, S. (2021). Sexual Reproduction in Dinoflagellates—The Case of Noctiluca Scintillans and Its Ecological Implications. Frontiers in Marine Science, 8, 1–17.
  • 蔡昇芳、吳律瑩、蔣國平。夜光蟲(Noctiluca scintillans)數量變化與環境的關係。國立臺灣海洋大學海洋環境與生態研究所與海洋中心。
  • 解開馬祖藍眼淚之謎──夜光蟲
  • 維基百科

延伸閱讀:

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顯微觀點

從細微的事物出發,關注微觀世界的一切,對肉眼所不能見的事物充滿好奇,發掘蘊藏在微觀影像之下的故事。