2015年,科学家们在太平洋海浪下以前所未有的细节观察到了一种缓慢而令人惊讶的死亡之舞。

研究生Andrew D. Mullen与加利福尼亚大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所的海洋学家Jules Jaffe一起工作,当时他正凝视着夏威夷毛伊岛附近一片濒临死亡的珊瑚礁。珊瑚礁刚刚被“漂白”——生活在每个微小珊瑚虫体内的共生藻类温度过高,珊瑚将它们驱逐。“珊瑚虫变白了,而且很虚弱。但他们还活着,”马伦回忆道。

然后,厄运降临了,以其他侵入性藻类的绿色线的形式出现,它们漂浮在珊瑚虫之间的钙化合物脊上。“即使是弱小的珊瑚虫也应该能够抵抗藻类,”马伦说。但研究人员从未见过,在野外,藻类是如何在空隙中定居,并在几个月后扩展到覆盖珊瑚虫的。“一旦它们过度生长,珊瑚就没有生存的机会了,”他解释道。“它们被一层绿色薄膜覆盖,到那时,它们就死了。”

显微镜图像显示Stylophora图片右侧)被竞争对手珊瑚吃掉,Platygyra左边),它伸出了窗帘般的肚子来用餐。

这首生死华尔兹舞曲发生在一个极小的舞台上。每个息肉大约一毫米宽。入侵的藻类丝可以有二十分之一毫米——类似于人类头发的宽度——而珊瑚排出的共生藻类则要小十倍。马伦和贾菲用一种新型的放大镜在防水的外壳里观察到了所有的生物:这就是“海底生物水下显微镜”,这是第一个功能强大到可以实时观察这些海底生物的仪器。

贾菲和其他海洋科学家以前曾近距离观察过珊瑚虫,但只是在实验室里。在海底,环境太暗,普通显微镜很难产生清晰的图像。马伦的解决方案是在设备周围安装几个明亮的LED灯,并使用一个带有柔性聚合物的电动可调聚焦透镜,该透镜可以快速变平或变厚,使微小物体保持在清晰的视野中,就像真正的眼睛的透镜一样。

镜头不仅展示了死亡,还展示了生活的策略。贾菲和马伦观察过相互竞争的珊瑚之间的争斗,其中一种珊瑚会吞噬另一种珊瑚(以上).然而,当珊瑚是同一物种时,这种情况就不会发生,这表明动物在某种程度上感觉到了它们的亲属。这是如何发生的还有待观察,但有了新睁开的眼睛,科学家们肯定会去看。


水下显微镜

海底是显微镜观察的极品。在那里,黑暗的海水和流动的水流共同作用下,任何微小的物体在大多数镜头下都是模糊的运动涂抹。底栖水下显微镜的独特设计解决了这些问题。它的中心是一个可变形镜头(1它每隔几毫秒就会改变形状,通过变平或鼓胀来调整焦距,保持图像清晰。为了照亮目标,该系统使用一圈led (2),提供快速,最小破坏性曝光,无运动模糊。通过将不同焦距下的曝光组合在一起,一张被摄对象的所有部分都在焦距内的图像(3.).

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图片来源:JOHN GRIMWADE;资料来源:“海底生物生态系统原位研究的水下显微镜”,由Andrew D. Mullen等人,在自然通讯中华人民共和国中华人民共和国第七卷第12093号;2016年7月12日在线发布。