《科学画报》
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透明的海洋生物
2022-08-15 21:07:00让光穿过身体
让自己变透明说起来也很简单，只要让光线像透过玻璃一样透过自己的身体就行了。能做到这一点的海洋动物之多超出我们的想象，例如水母、栉水母、节肢动物、鱿鱼、鱼类幼体等，数也数不清。这些动物大多生活在0~1000米深的海域——1000米，也就是光能到达的最深处了。它们大部分都很纤细、脆弱，轻轻一碰就碎了。
它们是怎么做到像玻璃一样透明的呢？这可比你想的复杂多了。
我们能看见物体，是因为物体反射的光线进入了我们的眼睛。光沿直线传播，但是有的材料能吸收一部分光，使光在其中的传播速度减慢，或者发生散射，从而改变光的传播方向。不管是吸收还是散射，都让这个物体跟它周围的环境看上去不一样了，所以我们一眼就能看见它。
但是，一个完全透明的物体不会与光发生相互作用。光可以畅通无阻地穿过它，不会弯折，也不会减慢速度，这样的物体就能跟周围的空气或海水融为一体，我们看不见它——也就是说，它变成透明的了。
所以，为了变透明，海洋动物需要确保自己的身体不会吸收光，且不会散射光。要做到前者其实很容易。生物体内只有色素才能吸收特定波长的光，所以，如果一种动物完全不含有色素，它的身体就不会吸收光。
但是，仅仅做到这一点还不够。一个简单的反例就是白化动物。白化动物体内没有色素，但它们是白色的而不是透明的，就是因为它们虽然不会吸收光线，却能散射光线。可见，要想变透明，真正的难题在于如何避免对光的散射。
动物的身体由很多种组织构成——皮肤、脂肪、肌肉、骨骼等，光在每一种组织材料中的传播速度都是不一样的，这就导致光线的弯折。我们可以通过实验感知到这一现象：把一支铅笔倾斜着插入一个装着半杯水的杯子里，然后隔着杯子观察，在空气和水的交界处，铅笔是不是看上去像断了似的？这就是由于光在空气中和水中的传播速度不同所导致的。
当光穿过动物的身体时，必然会穿过多种不同的组织材料，例如从水中到脂肪，再到肌肉、骨骼，然后再从脂肪回到水中。在这个过程中，散射使得光的传播路线发生了弯折。而只要光线弯折了，就意味着光不是从动物体内直线穿过的，那么动物看上去就是实心的、不透明的。
不同的技巧
为了避免散射，动物们各显神通，开发出了不同的妙招。有一些动物的身体结构比较简单，体形也小，没有那么多器官和组织能散射光线，自然就很容易变透明。还有一些动物在体内构造了一个大大的、透明的团状物，然后把自己铺展在上面。有些透明的水母用的就是这个办法。它们看上去很大，其实真正的身体很小、很薄，只不过因为里面包裹着一个大大的团状物，然后把自己的身体覆盖在这一大块团状物上，所以看上去很大。
个头再大一些的透明动物则面临着更大的挑战，因为它们要确保体内所有器官和组织对光的传播速度都跟海水一样。这非常困难，科学家还在研究这些动物是怎么做到的。
能完全隐身吗
海洋动物再怎么费尽心思，也很难把全身都藏住，比如眼睛和腹部就很难藏住。眼睛往往是个深色的小点，即使是最接近透明的动物也藏不住这个小点，因为眼睛里面必须要有能吸收光的色素，不然就看不见东西了。至于腹部，腹壁倒是可以变成透明的，但是动物总要吃东西，那些半消化的食物是能散射光线的，这就让消化系统无处遁形。
为了不让天敌发现它们的眼睛或者肚子，这些透明的动物使用了一些伪装技巧。比如，眼睛的位置离身体其他部位相隔很远，或者延展成为一个巨大的浅色圆球；肚子里可能长着一个反光镜似的结构，用来反射周围的海水。
但是一些捕食者早已看穿这些伎俩。一些甲壳纲动物、鱿鱼和鱼类可以通过检测偏振光的变化发现透明的猎物。
光在水下可以发生偏振现象，这是一种人类的眼睛无法直接看见的现象。尽管这些动物体内的器官并不会散射光线，但是有可能改变光的偏振方向。而偏偏这一现象在海水当中特别显眼，捕食者轻而易举就能感知到。
这个动物可能在我们看来是个隐身得相当成功的“小透明”，但是在它的天敌看来，再高超的技巧也无法让它真正隐身。
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