螢光鯊魚(Glowing Sharks) 11-10-2018

螢光鯊魚(Glowing Sharks)

螢光鯊魚可依產生螢光的方式不同分成兩類： 1.  反射螢光(Biofluorescence)：例如絨毛鯊(Swell shark)，吸收高能階的光線(e.g.藍光)，經過轉換，再以較低能階的光線(e.g.綠光)反射出去，通常人的肉眼不可見，必須仰賴儀器觀察，是同種鯊魚間溝通的方法，只有同種鯊魚彼此可見。 2.  發射螢光(Bioluminescence)：例如侏儒燈籠鯊(Dwarf lantern shark)自身或共生的細菌(symbiotic bacterium)，經過化學反應產生的一種冷光，各種紅藍綠…顏色多有，肉眼可見。

1.  能產生螢光的鯊魚可分為兩種：

a.  反射螢光(Biofluorescence)的鯊魚。

b.  發射螢光(Bioluminescence)的鯊魚。

2.  可見光當中，紅光無法穿透到海平面10公尺以下，藍色的光最深可穿透到海平面以下約1,000公尺。

圖01. 紅光無法穿透到海平面10公尺以下，藍色的光可穿透到海平面以下大約1,000公尺。

圖片來源：https://www.theessentialfly.com/blog/light-penetration-in-water-types-for-fishermen-fly-lure-fishin.html

3.  海平面1,000公尺以上的微光區(Twilight Zone,200～1,000公尺)，可見反射螢光(Biofluorescence)鯊魚。

4.  海平面1,000公尺以下只可能有發射螢光(Bioluminescence) 鯊魚。

5.  深海的定義是海平面200公尺以下的海域。大約有250種深海鯊魚，例如皺鰓鯊、亮烏鯊、侏儒燈籠鯊等，而其中只有約50種有發射螢光的能力(Bioluminescent capacity)。

6.  深海鯊魚依發光器(Photophores)存在的位置又分為：腹部發光、線型發光、溝狀發光以及肩部發光四種。

圖02. 常被拖網漁船順道捕獲的小型鯊魚—絲絨腹部燈籠鯊(velvet belly lantern shark)的腹部及尾部黑色部位，是發光器(Photophores)的所在，屬於腹部發射螢光型的深海鯊魚。

圖片來源：http://moocs.southampton.ac.uk/oceans/2014/10/28/glow-in-the-dark-sharks/

螢光鯊魚  3分12秒有中譯字幕的短片，由實際參與拍攝反射螢光魚類者，紐約市立大學生物學副教授大衛古柏(David Gruber)現身說法！拍攝的是一些反射螢光的動物(Biofluorescent animals)。 影片來源：https://www.youtube.com/watch?v=_IjRUgoYFIY

7.  主要有兩類的鯊魚能夠產生螢光—鎧鯊科(Family Dalatiidae)以及燈籠鯊科(Family Etmopteridae)。

8.  一種惡名昭彰的小鯊魚—餅乾切割刀鯊(Cookie cutter shark)，海洋中不知有多少的鯨豚類、大型魚類、海底電纜甚至1980年代的潛水艇，都曾被牠的利牙咬傷或破壞過，屬於鎧鯊科。

圖03. 餅乾切割刀鯊(Cookie cutter shark)的腹部以及眼睛部位能發射藍色螢光，讓牠與海水的藍色混為一體，或是讓獵物或掠食者以為牠是隻較小的魚。

圖片來源：https://edu.glogster.com/glog/2016-lyndon-m-la-7-cookie-cutter-shark/2jvg4tp6s9t?=glogpedia-source

9.  隨著海洋生物學家對深海鯊魚的了解越多，漸漸發現有些其它科的鯊魚也能產生螢光，像巨口鯊，屬於巨口鯊科，巨口周圍充滿發光器，能發射螢光吸引獵物。

Glow-in-the-Dark Sharks  (發螢光的鯊魚) 2分33秒的短片中，介紹了數種發螢光的鯊魚，尤其重要的是短片中一再強調：發射螢光(Bioluminescence)是動物自身或共生的細菌，經過化學反應產生的一種冷光，紅藍綠…各種顏色肉眼可見。 反射螢光(Biofluorescence)是吸收高能階的藍光，經過轉換，再以較低能階的綠光反射出去，通常人的肉眼不可見，必須仰賴儀器觀察，此種光只有同種生物間彼此可見。 影片來源：https://www.youtube.com/watch?v=c8kD7kweJDA

10. 目前有大約50種的鯊魚會發射螢光(Bioluminescence)，目的是為了：

a.   引誘獵物(lure prey)、

b.   欺敵(以發光消影(Countershading=Counter-ilumination)的方式，為自己穿上一件隱形的外衣，讓獵物or掠食者產生錯覺，是一種高明的偽裝手法)、

c.   彼此溝通、

d.   求偶——有些發射螢光的鯊魚，將發光器密集在生殖器上，在黑暗的深海中對性別的判斷非常重要；有些雌性鯊魚將發光器密集在背鰭上，同樣是為了方便雄魚的辨識，避免無謂的摸索、

e.   同種之間的辨識—同種的螢光鯊魚，發螢光的顏色、發光器的位置、排列均相同。

圖04. 發射螢光(Bioluminescence)的鯊魚，發光器可能存在的魚體位置：

a.   存在於尖刺(Spines)上面—好似光劍-阻止掠食者(Lightsabers-deter predators)

b.   存在於生殖器上面—同種鯊魚之間區別性別(Genital illumination—recognize different sexes)

c.   存在於魚體腹面—消光剪影(Countershading=Counter-illumination)；

偽裝(camouflage)

d.   同種間的辯識(recognize same species individuals)

圖片來源：https://sharkdevocean.wordpress.com/2017/05/04/meet-the-deep-sea-shark-that-uses-lightsabers-for-protection/

The Lantern Shark Glows in the Dark | Alien Sharks (在深海中發射螢光的燈籠鯊｜像異形的鯊魚) 1分22秒的短片，介紹南大西洋鯊(Southern Atlantic Shark)在牠背面兩根明顯的尖刺(spines)發螢光，警告掠食者不要吃我！以及腹面藍綠色的螢光，產生發光消影作用，與周圍的藍色背景融為一體。 影片來源： https://www.youtube.com/watch?v=FAFQ181E5aU

圖05. 同種的螢光鯊魚，發射螢光的顏色、發光器的位置、排列均相同。此圖之侏儒燈籠鯊((dwarf lantern shark)平均身長15公分，平均體重14公克，是世界上最小的鯊魚。發光器的位置在尾鰭以及腹部。

圖片來源：http://otlibrary.com/pygmy-shark/

11. 海洋中的生物估計80～90％都會反射或發射螢光。發射螢光的生物，大多以下列兩種方式之一發光：

a.   由共生的細菌產生化學反應，幫牠們發螢光

b.   由自身產生化學反應來發螢光

12. 鯊魚發射螢光的機轉(mechanism)卻獨樹一格，與兩種激素(Hormones)以及神經傳導物質(neurotransmitters)有關：

a.   黑色素(Melatonin)負責短時程(20-60分鐘)的發射螢光

b.   催乳素(prolactin)負責長時程(數小時)的發射螢光

圖06. A子圖絲絨腹部燈籠鯊((Etmopterus spinax，The velvet belly lantern shark)發光器的位置(綠色部分)。

B子圖部分發光器(Photophores)的放大圖。

C子圖有專家認為發光器前方有虹膜(Iris)一樣的構造，能調節發光的量。

D子圖發光器發光強度的藥理實驗。

圖片來源：http://jeb.biologists.org/content/212/22/3684

Velvet Belly Lanternshark filmed with Blueye underwater drone at 122 m depth   (在122公尺海深拍攝到的絲絨腹部燈籠鯊魚) 22秒的超級短片，絲絨腹部燈籠鯊魚驚鴻一現！ 影片來源：https://www.youtube.com/watch?v=R-wk9iKYYmg

圖07. 絨毛鯊(Swell shark)的棲所為500公尺的深海，吸收較高能階的藍光，經過轉換，以較低能階的綠光反射出去。

圖片來源：https://www.livescience.com/54582-photos-sharks-that-glow.html

13. 許多24小時垂直洄游的螢光鯊魚，他們產生螢光的亮度，能與海水的明暗度相吻合，聰明的像是功夫高強的日本忍者一樣！