海米們,通常情況下,我們認為劍魚是著名的遊泳健将,它們能用“劍”插入獵物身體。其實,這種說法可能不一定對。
榮譽:劍魚、旗魚、金槍魚和其他大型海洋魚類具有驚人的遊泳速度,能以110km/h的速度在水中飛行,用它們那長似劍的尖吻刺過獵物。
事實:這些魚幾乎不可能達到如此速度,但在捕食時會有驚人的加速度。
在某些科學文獻和網站上,我們常常看到有關劍魚能達到97km/h速度的信息,旗魚則遊得更快,最快速度可達110km/h。其他一些大型海洋捕食性魚類,如青鳉魚和槍魚,也可達到這相似的速度。
這速度看起來是可信的。事實上,這些捕食性魚類的最大速度都要低于這些數字。
确實,劍魚及其皮膚貌似适合于高速運動。它們肌肉發達,身體呈流線型,且具有強勁有力的尾巴。但是,它們實際上是依靠其他内部結構來滿足快速運動的。
其中一件事實是,相對于大多數其他魚類,這些捕食性魚類的鰓具有較大的面積,有利于它們在水中吸入更多氧氣。而且,根據2008年海洋生物學家Richard Ellis在其專著《青鳉魚:愛的傳說》中的說法,類似于相同大小的其他魚類,金槍魚的心髒有那些魚類的3倍大。它們血液中攜氧血紅蛋白也具有非同尋常的高濃度。
而且,劍魚和其他大型捕食性魚類能做一些其他魚類不能完成的事項:它們能維持其身體部分結構比周圍水體溫度更高。這也更好地解釋了一個數年未明但2005年才提出的一個觀點。
三個海洋生物學家從死亡的劍魚身體中取出其眼睛以研究眼睛溫度如何影響其對光線反應的能力。他們發現:當溫度為21℃左右,劍魚視網膜對光反應極快,每秒鐘可達到25次;當溫度降到6℃左右時,視網膜每秒反應速度隻有1次。
這或許是高速捕食的一種适應——在追捕一個運動不規則且經常改變方向的獵物時,需要具備定點獵物的能力。溫度較高的組織比較低溫度下的組織工作起來更加高效。這些魚不僅眼睛的溫度較高,其大腦的溫度也很高,因此能更快地傳遞信息。此觀察與那種認為劍魚和其他大型捕食性魚類具有驚人高速的觀念相吻合,但事實并非如此。
主要證據來自2016年8月發表的論文。一個海洋生物學國際團隊研究了包括旗魚在内的幾種大型魚類。該團隊測量了每條魚身體可以在一個電刺激的反應中迅速收縮的速度,然後經過簡單計算來估算每條魚能夠扭動尾鳍的時間并以什麼速度遊動。
這個實驗最終因缺乏廣泛的重複速度記錄失敗了。科學家考慮的是,理論上旗魚能達到40km/h的速度,青鳉魚大約為26km/h。事實上,這些魚平時的最大速度很可能低于這些值,且在大多時間在一個非常低的速度遊動。許多其他生物學家也發現了類似結果。
回溯到2007年,Gil losilevskii和他的夥伴從更數學的角度解釋了這個問題。
他們發現,當魚類遊動速度超過50km/h,擊動的尾鳍開始處于空化狀态,也就是說它們遊動達如此快将會産生小泡泡。如果這些泡泡破裂,将對魚的部分組織造成傷害,并降低其遊動速度。
這就為所有魚類或海洋動物設定了在淺水表層能夠遊動的最大速度限值。科學家對那些遊動速度較慢的魚也進行标記并進行研究,發現大型海洋魚類很少超過8km/h,盡管其在捕食時能達到30km/h。
那麼,為什麼它們經常被認為遊得更快呢?
很沮喪,某些能高速遊泳的動物大多來自20世紀40年代和50年代出版的文獻,其中之一來源于甚至連科學期刊都算不上的《鄉村生活》。
測量魚類的遊動速度是非常困難的,因為它們遊動所在的水體也在運動。當一條魚以50mph速度在50mph水速中逆流遊動,它們就會表現為靜止狀态;它們在水速45mph條件下順流以5mph速度遊動時,則會表現出50mph的速度。測量魚類遊動的真實速度難度不小。
也許高速神話的普及很大程度上依賴于旗魚和其他大型掠食性魚類在解剖學和生理學上似乎很适合高速遊動。
但是,這提出了一個明顯的問題:若這些魚不以高速遊動,為什麼它們有如此适合遊泳的解剖結構?
Richard Bill認為,我們首先需要了解這些魚的生活方式。大多數海洋魚類在逐漸疲勞後将去尋找隐藏之地,因此它們會有一段時間對外界處于無感狀态。這就給了它們一些有價值的恢複時間。但是,劍魚及其家族成員不能這樣,它們生活在開敞海域,沒有地方可以躲藏。
即使有躲藏之地,這些魚的呼吸方式也不允許它們安靜下來休息和恢複——它們是天生的RAM通風器。這意味着它們需要有水流經其鰓部以保持呼吸,一旦停止遊泳,它們就會下沉并窒息。
劍魚、旗魚和金槍魚在突然爆發遊動後需要快速恢複,這就是為什麼它們有如此大的心髒和鰓。當青鳉魚經過一陣活動後,它們的肌肉處于厭氧狀态,就像百米短跑選手一樣。但是,它們需要償還氧債。于是,金槍魚演化出了快速恢複的器官。
它們獨特的解剖結果帶來了額外的優勢。例如:這些捕食性魚類将能更快速地生長,金槍魚和尖嘴魚(劍魚和旗魚)都具有非常快的生長速度。
在2014年的一項研究中,Krause和他的同伴們研究了大西洋旗魚的捕食行為。這種旗魚是大型捕食性魚類,具有高高的背鳍和劍狀長吻。
他們發現捕食中的旗魚能緩慢而仔細地将其長吻穿過沙丁魚,然後甩動其頭部。其吻部有30cm或更長,所有在甩動的時候吻部尖端能在水中快速穿過。Krause的團隊估計該尖端加速度超過130m/s/s。這個速度處于已知所有海洋動物創造的最快紀錄之中,盡管遠遠地低于某些小型生物的加速度。
圖文來源: 海島“智會”直播
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