就在今年九月,纽约皇后区发生龙卷风袭击的几个小时前,我还在纽约皇后区的一处海滩上闲逛。皇后区位于布鲁克林东南面,是一处伸入大西洋的狭长半岛(尽管在行政区划上属于皇后区)。当时风暴还没来,但风已经刮起来了——白云在空中飞驰,沙子在海滩上空飞扬,海浪冲刷着海岸线,涌起巨大的泡沫团,如同厚厚、晃动的黄白色毯子般堆积在沙滩上。泡沫堆积在岩石后面,形成巨大的、无定形的堆积物,还有一些零星的泡沫团脱落,像有生命的痰一样在沙滩上滚动。
我从未见过如此多的泡沫,考虑到这里是纽约市,我不禁怀疑这是否是自然现象。大量的海泡是否会自然形成,还是这是城市不堪重负的污水处理系统又一次将未经处理的污水排入大海的信号?
根据奥地利科学家在2011年发表的一篇题为“水生环境中的泡沫”的论文,答案是——有点令人费解——是的,两者皆有可能。泡沫的形成需要空气、水,以及第三种关键成分,称为“表面活性剂”——一种粘性分子,附着在水和空气的界面上。这种表面活性剂可以来自很多地方;人造来源包括化肥、洗涤剂、造纸厂、皮革鞣制厂和污水。但表面活性剂也来自藻类、海藻和其他海洋植物的蛋白质和脂肪。
许多不同的分子都可以充当表面活性剂,但它们都有一个共同点:分子的一端是亲水的(吸引水),而另一端是疏水的(排斥水)。当大量的表面活性剂分子与充足的水和空气混合时,它们都会试图排列在界面上,一端(亲水端)朝向水,另一端(疏水端)朝向空气。它们甚至会背靠背排列,亲水端互相面对,中间夹着一层薄薄的水。这层薄薄的水会形成球形,因为球形所需的能量最少, voilà,就形成了一个气泡。当许多气泡紧密堆积在一起时,情况会稍微复杂一些——就像你在童年(或成年)时洗泡泡浴时可能注意到的那样,泡沫并非完美的球形——但基本原理是相同的。这一切都取决于表面活性剂。
“水生环境中的泡沫”提到了几份关于“异常数量”泡沫在大型藻华附近形成的报告。“黏液状细胞群释放出大量的碳水化合物和蛋白质,”作者写道,这导致“水体中产生大量的粘稠泡沫和黏液。”
当藻类蛋白质或碳水化合物靠近海岸时,海浪“就像一个大搅拌机,”加州大学圣克鲁兹分校的海洋生态学家 Raphael Kudela 解释道。“物理搅动会将它们打散,然后让它们重新形成”泡沫;然后泡沫会被冲到岸上,并在此堆积。
所以,Rockaway 海滩的泡沫可能是“自然的”,也可能不是——毕竟,我潜入海浪后闻到了那种奇怪的气味——但无论如何,可以肯定的是,例如9月底覆盖苏格兰一个小渔村的**大规模海泡袭击**——可能会自然发生。
无论数量多少,天然海泡通常是无害的——但是,正如几年前加州海洋生物学家发现的那样——并非总是如此。
2007 年秋季,加州鱼类和野生动物局的生物学家 Dave Jessup 开始调查一种神秘的疾病,这种疾病导致蒙特雷附近数百只海鸟死亡或搁浅。这些鸟的胸部和尾部羽毛上都有一圈黄绿色的粘液,散发着亚麻籽油的气味,并且都严重营养不良。考虑到这些鸟可能是石油泄漏的受害者(石油会破坏鸟类羽毛的防水性,使其暴露在寒冷中,迫使动物燃烧多余的能量来保暖),调查人员将粘液样本送往州实验室进行分析,但检测结果呈阴性:粘液不是石油产品。
Jessup 开始调查另一种可能的原因:“赤潮”,这是一种年度藻华,使近海海水呈现红褐色。当年的藻华异常巨大,Jessup 之前曾遇到过有毒藻类中毒的病例,于是他联系了加州大学圣克鲁兹分校的 Raphael Kudela,寻求帮助调查潜在的联系。
Kudela 和他的合作者告诉 Jessup,据他们所知,引起赤潮藻华的生物 *Akashiwo sanguinea* 对生命没有有害影响,但他们也提供了藻华的卫星图像,以便他追踪其位置和强度。当他将藻华的移动与记录的鸟类搁浅的时间和地点进行比较时,Jessup 发现了一个完美匹配。他甚至利用最新的卫星图像预测了下一次鸟类搁浅的发生地点,他的预测完全准确。
由于藻类本身无毒,因此不可能是鸟类患病直接原因,于是 Jessup 将注意力转向了唯一看似合理的嫌疑对象——出现在赤潮附近海滩上的大量泡沫。后来,他想到将干净的羽毛蘸入泡沫和盐水的混合物中。“对于一根普通的羽毛,”Kudela 解释说,“你只需要抖一下它就干了。”然而,当 Jessup 从混合物中取出羽毛时,他的羽毛并没有抖干——它湿透了。
Kudela 回忆起收到 Jessup 的信息说:“是泡沫。” 从那时起,这个谜团很快就解开了——Kudela 的实验室分析了泡沫的结构和化学成分,以确定它含有哪种表面活性剂,然后使用来自赤潮生物 *Akashiwo sanguinea* 的蛋白质复制了这种物质。在鸟类身上发现的黄绿色粘液环含有相同的物质——鸟类涉水经过泡沫,当它们这样做时,那些表面活性剂分子就粘在了它们的羽毛上,疏水端先接触,亲水端则将水分子拉近动物的皮肤,有效地破坏了它们的防水性。鸟类死于体温过低,但原因并非石油泄漏;而是泡沫。