奇妙事物:不要吃粉红色的雪

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,仅反映作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点。


如果你在盛夏时节偶然遇到下图中的融雪,你会想象是什么产生了这奇怪的颜色?

德语翻译标题:“靠近阿比斯科(瑞典北部)的雪地,其中有雪衣藻(雪血)”。知识共享 Ökologix。点击图片查看许可证和来源。

这是另一个例子,颜色更粉红,来自更远的地方。


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这是一个不太好的例子,是我自己在2011年7月4日在科罗拉多州的长峰上偶然发现的

当1818年由约翰·罗斯船长率领的英国探险队在格陵兰的约克角附近的巴芬湾偶然发现“大片”这种物质时,《伦敦时报》自信地宣称这是铁镍陨石碎屑。但实际上,苏格兰植物学家罗伯特·布朗——以布朗运动闻名——在同年罗斯的任务报告的附录中提出,这种颜色可能是由藻类,一种光合微生物引起的。事实确实如此。

如果说地球教会了我们一件事,那就是如果一个表面或基质曾经是湿的,就会有东西生长。而且,尽管接近零度的温度、酸性、太阳辐射,以及必须坦率承认的最低营养价值,雪也不例外。仅在那里就栖息着60多种藻类,毫无疑问,还有更多等待被发现。科学家们在今年五月刚刚宣布,他们从科罗拉多州的雪中发现了一个新物种,他们认为这可能成为其他藻类无法生存的北部气候生物燃料原料的来源。

到目前为止,最常见的雪藻种类是雪衣藻,它使雪呈现红色或粉红色。它们利用前端的一对鞭毛,在融化的雪堆中穿梭。如果您居住在高海拔或北极气候地区,那里的雪堆顽固地不肯屈服于阳光,那么盛夏是一年中观察它们的最佳时间。

然而令人惊讶的是,当你在显微镜下观察时,活跃的雪衣藻细胞不是粉红色的。这里展示的是另一种衣藻在水中聚集的样子,让你了解一下。

这里有一个特写镜头,旁边是一种叫做裸藻的细长绿色藻类。那些朴素、圆形的细胞是衣藻,你可以看到它们成对的鞭毛和细胞的各种细胞器(你不庆幸我们的身体不是透明的吗?)

细胞知道在雪堆中朝哪个方向移动,因为它们可以看见。大多数衣藻物种——我假设雪衣藻也不例外——都拥有一个含有视紫红质的光敏眼点。同一种古老的化学物质的版本存在于(仅举几个例子)你自己的眼睛中,在称为鞭毛藻的海洋原生生物中,以及在生活于天然碱滩的喜盐光合古菌中,它们使用视紫红质不是为了看,而是为了制造食物

雪衣藻是一种绿藻——这个类群产生了陆地植物,并且包括我上个月在这里讨论的鼓藻。正如你所看到的,雪衣藻的营养细胞在生长时是绿色的。那么它们是如何使雪变成粉红色的呢?

由于像地衣一样,这些藻类必须应对强烈的紫外线轰击,它们需要防晒霜来保护它们的光捕获分子叶绿素,而且需要大量防晒霜。它们最需要在休眠期使用防晒霜——这个时期可能需要在雪堆或土壤顶部存活很长时间,直到明年秋天的降雪。这个阶段是合子。在许多雪藻物种中,这种单细胞、不动的交配产物富含类胡萝卜素(点击此处查看一些精美图片)。

类胡萝卜素是颜色鲜艳的紫外线吸收色素。这类庞大的生物化学物质包括β-胡萝卜素。当β-胡萝卜素被摄入并输送到你的眼睛时,它会为你执行类似的工作,通过吸收紫外线,从而保护你的视网膜免受黄斑变性等疾病的侵害。与水果和蔬菜中发现的类胡萝卜素一样,这些化学物质也使合子在显微镜下呈现橙色、红色或铁锈色。

盛夏的雪在阳光充足、干燥地区的永久性雪地上最容易显现其彩色藻类负载;雨水往往会把它们冲走。雪衣藻合子是相当红色的,因此随着融化、侵蚀或蒸发将藻类集中在地表,雪就变红了。

乔伊斯·盖尔霍恩说,这些自我强化的粉红色坑洼被称为“太阳杯”。知识共享 Will Beback。点击图片查看许可证和来源。

并非所有雪藻都使雪变成粉红色。如果你铲开雪,通常在高山森林的树冠附近,可以在地表下几层找到绿色的雪。其中一种藻类,短刺绿衣藻产生绿色合子,通常生活在紫外线照射远低于红色同类地区的区域。更罕见的是,藻类使雪变成橙色,正如你在上面的脚印中看到的那样。

由于显而易见的原因,粉红色的雪有时被称为“西瓜雪”。奇怪的是,据说它甚至闻起来有点像西瓜。那么为什么你不应该去 выяснить 它是否也尝起来像那样呢?根据植物学家乔伊斯·盖尔霍恩2002年出版的著作《高山之歌》,有一个非常好的理由:除了在炎热的一天,在长途徒步旅行后,看起来非常诱人、清爽,就像一个冰淇淋筒,它也是一种泻药。

与在我们的水果和蔬菜中发现的类胡萝卜素一样,它们使藻类呈现橙色、红色或铁锈色。类胡萝卜素几乎完全由植物和藻类制造,因此动物必须通过食用水果和蔬菜来获得它们。

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