Ten artykuł pochodzi z Hakai Magazine, internetowej publikacji o nauce i społeczeństwie w ekosystemach przybrzeżnych. Przeczytaj więcej takich historii na hakaimagazine.com.
Gdy schodzę w ciemne wody, moje niebieskie latarki ujawniają spektakularny pokaz fluorescencyjnych kolorów świecących z niektórych koralowców i morskich stworzeń poniżej. Zwykle trudny do wykrycia gołym okiem, ten sekretny, kolorowy pokaz świetlny świeci tak jasno, jak dyskoteka z lat 80. w promieniu moich świateł.
Fluorescencja na rafie występuje, gdy niebieskie światło o krótszej długości fali jest absorbowane przez specjalne białka w tkankach i powtarza się jako zielone długości fali, czerwieni, pomarańczy i żółci. Podczas gdy ocean naturalnie filtruje światło, pozostawiając podwodny świat rzucany głównie na niebiesko poniżej 15 metrów, dodanie skoncentrowanego niebieskiego światła z latarek i lamp błyskowych przymocowanych do mojego aparatu stymuluje najsilniejszą odpowiedź fluorescencyjnych białek. Żółte filtry na moich soczewkach i maska nurkowa blokują stymulujące niebieskie światło, umożliwiając mi zobaczenie i uchwycenie pełnego zakresu psychodelicznego spektaklu.
Fotografuję morską fluorescencję od ponad 25 lat, rejestrując ją od Morza Czerwonego po Filipiny. Zawsze pracuję w nocy, kiedy fluorescencja jest najbardziej wyraźna na ciemnym tle.
Fluorescencja morska została kiedyś odrzucona jako zjawisko bez funkcji biologicznej, ale naukowcy na całym świecie stopniowo ujawniają jej skomplikowane role. Białka są dalekie od biologicznie nieistotnego znaczenia, być może mają kluczowe znaczenie dla zdrowia ekosystemu rafowego i jego zdolności do reagowania na stres.
Białka foto lub fluorescencyjne odpowiedzialne za fluorescencję, znane również jako pigmenty, są wszechstronnymi cząsteczkami. Na płyciznach, gdzie promienie słoneczne są intensywne, białka działają jak rodzaj kremów do opalania dla rafy koralowej, zmniejszając stres świetlny.
W głębszych, ciemniejszych wodach białka te w niektórych rodzajach koralowców służą zamiast tego do wzmocnienia światła. Wszystkie koralowce żyją w symbiozie z algami, które dostarczają energii swojemu gospodarzowi poprzez fotosyntezę. Białka pomagają wykorzystać i leżeć dostępne światło, zapewniając, że nawet glony głęboko w komórkach koralowca są w stanie uzyskać do niego dostęp.
Większość z 83 tajemniczych gatunków, które biolog morski Maarten De Brauwer i jego zespół udokumentowali fluorescencję, to drapieżniki, w tym wystraszone skorpiony, które polują na mniejsze ryby i skorupiaki. Ten konkretny znaleziono w egipskim Morzu Czerwonym. (Louise Murray) Ilość białka fluorescencyjnego wytwarzanego przez koralowiec zależy od jego genetyki i siły ekspresji genów. „Istnieje duża różnorodność w produkcji pigmentów między osobnikami tego samego gatunku”, wyjaśnia Jörg Wiedenmann, kierownik Coral Reef Laboratory na University of Southampton w Wielkiej Brytanii. „Jeden może silnie fluoryzować, podczas gdy drugi daje niewielki lub żaden kolor.” Koral z dramatyczną biofluorescencją może rosnąć wolniej niż mniej kolorowy sąsiad w normalnych warunkach, ponieważ spędza więcej wytwarzających energię białek fluorescencyjnych, ale może mieć tę przewagę, gdy opodatkowane przez światło słoneczne.
Fluorescencja morska występuje w różnych organizmach morskich, w wodach umiarkowanych i tropikalnych. Jeśli role cząsteczek fluorescencyjnych są obecnie stosunkowo dobrze znane koralowcom, nie można tego samego powiedzieć o ich przeznaczeniu u ryb. „Jest jednak jasne, że fluorescencja odgrywa ważną rolę w życiu niektórych ryb” - mówi Nico Michiels, ekolog z Uniwersytetu w Tybindze w Niemczech, z zastrzeżeniem, że dane są wciąż ograniczone i wstępne. Biolodzy odkryli, że niektóre ryby mają żółte filtry w oczach, co wydaje się potwierdzać teorię, że biofluorescencja jest czymś więcej niż ładnym produktem ubocznym.
Zespół Michielsa zbadał setki gatunków ryb pod kątem fluorescencji i znalazł wyraźne wzory. Mniejsze gatunki są bardziej skłonne do fluorescencji niż większe. Istnieje również silna korelacja między wysoce zakamuflowanym stylem życia a jasną fluorescencją. Dobrymi przykładami są drapieżniki z zasadzki, takie jak kamienna i skorpion. Złamane wzory fluorescencji na tych rybach mogą pomóc im wtopić się w fluorescencyjne tło rafy. U niektórych gatunków z wyraźnymi różnicami w wyglądzie między samcami i samicami, fluorescencja wydaje się również odgrywać rolę w pociągu seksualnym.
Małe ryby żyjące w szkołach mogą również wykorzystywać czerwoną fluorescencję w okolicy oka do komunikacji na krótkim dystansie. Czerwone światło nie będzie podróżować daleko pod wodą, więc ryby, takie jak babka, mogą komunikować się w roju bez przyciągania uwagi drapieżników. Owłosiona żaba, należąca do rodziny żabnicy, ma w swojej przynęcie białka fluorescencyjne, które mogą pomóc przyciągnąć nieostrożną ofiarę. A naukowcy podejrzewają, że niektóre ryby emitują fluorescencję, dzięki czemu ich światło odbija się od oczu ofiary, co ułatwia zlokalizowanie potencjalnego posiłku.
Gatunki o wysokim stopniu zakamuflowania są często klasyfikowane jako dane pozbawione ryzyka wyginięcia, ponieważ są tak trudne do znalezienia. Ale belgijski biolog morski Maarten De Brauwer z University of Leeds w Wielkiej Brytanii zbadał setki ryb w Indonezji, na Wyspie Bożego Narodzenia i na Wyspach Kokosowych i stwierdził, że 87 procent gatunków uważa fluorescencję za tajemnicze użycie. Zainspirowany pracą naukowców zajmujących się koralowcami, którzy używali niebieskich świateł do wykrywania nowych, bardzo małych kolonii koralowców, zastanowił się, czy niebieskie światła mogą pomóc naukowcom w zlokalizowaniu i policzeniu trudnych do znalezienia gatunków, takich jak mały karłowaty konik morski. „Udało nam się znaleźć podwójną liczbę koników morskich z niebieskimi światłami niż w normalnych warunkach pomiarowych”, mówi. „Ponieważ biofluorescencja jest wszechobecna u gatunków tajemniczych, niebieskie światło wygląda jak bardzo przydatne narzędzie do badania zwierząt, które w przeciwnym razie zostałyby pominięte”.
Wiele pozostaje do odkrycia na temat fluorescencji w życiu morskim, ale wyposaż się w niebieskie światło i własne żółte filtry i możesz to zobaczyć na własne oczy.
Maleńka babka z czerwonych oczu występuje w małych grupach pływających wokół koralowca Acropora i żerujących na zooplanktonie. Ryba ma jaskrawo fluorescencyjne oczy, co może umożliwić jej potajemną komunikację z innymi członkami grupy. Ten babka pływał w Morzu Czerwonym. (Louise Murray) 
Jaskrawo fluorescencyjne macki tego anemonu na Filipinach rozświetlają jego rezydentnego różowego anemonefish i mogą zwabić planktoniczną zdobycz, na której anemon może zjeść. (Louise Murray) 
Szerokokątne ujęcie rafy koralowej w Anilao na Filipinach, oświetlone nocą niebieskim światłem, pokazuje pigmenty fluorescencyjne. W płytkich wodach twarde koralowce przeważnie fluoryzują na zielono lub żółto, podczas gdy gąbki i miękkie koralowce często fluoryzują na różowo i czerwono. Echinodermy, takie jak ta gwiazda piórkowa żywiąca się prądem, mogą fluoryzować, ale powód, dla którego niektóre osoby to robią, nie jest jeszcze znany. (Louise Murray) 
Rafa koralowa w Dauin na Filipinach olśniewa kolorem. (Louise Murray) 
Gładka jaszczurka ma nierównomierną fluorescencję, która może pomóc jej wtopić się w niejednolite tło, gdzie czeka na przekazanie małej ofiary. Sfotografowany na wyspie Apo, Filipiny. (Louise Murray) 
Anemony rurkowe leżą zakopane pod piaskiem w ciągu dnia. Trudno je sfotografować, ponieważ są wrażliwe na światło i fale ciśnienia zbliżającego się nurka. Najsilniejsza zielona fluorescencja na tym obrazie otacza pysk stworzenia, ale jego piekące macki mają zielone plamy, które mogą przyciągać jego planktoniczną ofiarę. Sfotografowany na wyspie Apo. (Louise Murray) 
Niebieska gwiazda morska, która nie fluoryzuje, leży na jasnozielonym i żółtym twardym koralu na rafie w Dauin. (Louise Murray) 
Nie wiadomo, dlaczego nosorożce, skrzela, usta i margines tej fluorescencji Nembrotha kubaryana nudibranch nie są znane, ale pigmenty mogą służyć do reklamowania ich toksycznej natury potencjalnym drapieżnikom. Sfotografowany w Dauin. (Louise Murray) 
Przysiadowy homar łapiący morskie robaki i larwy rybne wyróżnia się na powierzchni jaskrawo zielonego i fioletowego fluorescencyjnego twardego koralowca w Dauin. (Louise Murray) 
Żywa fluorescencja macek anemonu wyróżnia się na tle ciemnych wulkanicznych piasków Dauin. (Louise Murray) 
Kolczasty konik morski często występuje z ogonem owiniętym wokół gąbek lub odrostów glonów. Ten osobnik, sfotografowany w Cieśninie Lembeh w Indonezji, jarzył się na czerwono podczas polowania w nocy. Nie wszystkie osoby fluoryzują. (Louise Murray) 
Różowe polipy tego koralowca w Dauin rozciągają się w nocy, aby złapać plankton w celu uzupełnienia cukrów, które koralowiec otrzymuje z fotosyntetycznych alg, które żyją w jego tkankach. (Louise Murray)
