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                    《科學畫報》

                    開博時間:2016-07-01 14:43:00

                    由中國科學社于1933年8月創刊,距今已有80年的歷史?!犊茖W畫報》在80年的辦刊歷程中,形成了通俗生動、圖文并茂地介紹最新科技知識,形式多樣地普及科學技術的特點,對提高廣大群眾的科學水平,啟發青年愛好科學、投身科學事業起了很大的作用,當今的不少著名學者、教授、科學家,青少年時代都曾受到它的熏陶和啟發。

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                    飛吧,魷魚

                    2013-01-23 13:56:04

                     

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                    文/郁

                     

                    夜色籠罩的大海格外沉靜,只有波濤起起伏伏,仿佛大海在睡夢中的均勻呼吸。突然,有什么東西躍出海面,黯淡的星光下,它們半透明的“翅膀”依稀可見。它們優雅地滑翔,在空中劃出一道弧線,重又落入水中,濺起的水花很快被大海吞沒,海面又恢復了平靜。它們是飛魚嗎?不,它們是魷魚。是的,科學家已經發現,魷魚不僅會飛,而且其飛行能力遠遠超出人們的想象。

                     

                    坐著“火箭”的魷魚

                    實際上,早在1892年就出現了魷魚會飛的報道,但直到近年見諸報端的也不過十幾例。加拿大達爾豪斯大學資深海洋生物學家奧多可能是第一個在室內親眼目睹魷魚飛行的人。

                     

                    20世紀70年代,為了研究魷魚的習性,奧多決定在加拿大達爾豪斯大學的海洋實驗室里養魷魚。他和研究生在凌晨3點來到附近的漁村,在月光下開始了圍獵:首先,把捕獲到的短鰭魷魚裝進注滿冰冷海水的水箱,請一位漁民幫忙送至達爾豪斯大學附近,然后他們自己用貨車把魷魚輾轉拖回海洋實驗室,輕輕地放到水池中。

                     

                    令人欣慰的是,一切順利。當看到這些頭足類動物在水池中成群結隊地暢游時,奧多他們不禁也手舞足蹈起來。但是,第二天他們驚訝地發現有兩條魷魚死在水池邊,而唯一合乎邏輯的解釋就是它們把自己彈出了水面。于是,他們立即把水池的水位降低了1米,以防其他魷魚重蹈覆轍。此外,他們還調暗了燈光,以測試亮度的改變是否會觸發這種行為。

                     

                    果然,燈光變暗后,他們立刻聽見了水花聲陣陣響起,同時不斷有魷魚如火箭般沖出水面,其中大部分安全返航,但偶爾有一些撞上水池四周的墻壁。在場的所有人都目瞪口呆,大腦在“火箭”魷魚的沖擊下全部短路。為了防止這些瘋狂的“火箭工程師”們再次自殘,第二天晚上他們依然把燈光打開,從此之后便再也沒有一枚“火箭”升空。他們對魷魚飛行的研究也暫時告一段落。

                     

                    由于水池的空間有限,當時奧多并沒有意識到魷魚不僅能把自己射出水面,還能在空中滑翔一大段距離。許多年后,隨著研究的深入和其他類似報道的涌現,奧多才意識到自己當年有幸目睹了多么罕見的一幕。在野外研究魷魚的飛行極其困難。近年來,奧多和同事們得到了一些極為珍貴的魷魚飛行照片,對這一現象進行了深入的探究。

                     

                    在空氣中游泳

                    目前可以肯定的是,確實有部分魷魚能夠飛行,而且是倒著飛:將尾鰭作為飛行時的雙翼,頭部的腕足則張開成扇形當作尾翼。通常情況下,機翼般的尾鰭所提供的升力能使魷魚輕松滑翔10米以上。1947年,挪威探險家索爾·海耶得乘坐木筏橫跨太平洋時,曾看到有魷魚至少滑翔了50米,與目前所知的各種飛魚不相上下??紤]到魷魚的雙翼如此迷你,這個距離著實令人吃驚。

                     

                    通過分析照片,人們發現魷魚的飛行方式和在水下的泳姿如出一轍,都是將水吸入后再快速噴出,像噴氣式飛機一樣利用反作用力前進。曾有人見到一只長達1.2米,質量約40千克的成年美洲大赤魷用類似的方式躍出水面。當然,對于如此的龐然大物來說,其最終的飛行距離只有2米。但是體型較小的魷魚,甚至包括幼年美洲大赤魷,都非常擅長運用這種方式在沖出水面后獲得更有利的高度和速度,甚至有報道說魷魚能躍出海面高達6米以上。

                     

                    此外,魷魚還能夠控制自己的飛行姿態,因為對它們來說,飛行只是變個法子游泳而已。曾經有人看見魷魚在空中滑翔時突然將腕足全部張開,做出類似緊急制動的姿勢。

                     

                    探索飛行的秘密

                     

                    那么,魷魚究竟為何而飛呢?曾經有報道說,在紐約長島附近觀測到一群長鰭魷魚通過飛行追捕小魚,但更多的情況則是魷魚被路過的船只嚇到,或者為了逃避身后的捕食者。比如,幼年美洲大赤魷就經常為了躲避成年同類的追殺而飛出水面。所以,美國學者西爾維婭·瑪西亞和同事們把魷魚飛行的原因歸納為兩個字:逃命。

                     

                    然而,奧多認為這一現象的背后還有更深層次的原因。2009年,一位攝影愛好者利用高速攝影系統在巴西沿海拍攝到了一組魷魚飛行的照片。據此,奧多和來自斯坦福大學的朱莉·斯圖爾特計算出它們飛行的速度和能量消耗。

                     

                    結果顯示,這些魷魚在空氣中飛行時的速度是在水中的5倍,而且一旦沖出水面,它們還能在空中滑翔很長一段距離而無需消耗任何能量。換言之,飛行是魷魚們長途旅行的最佳方式。與之前觀測到的短鰭魷魚只在夜晚飛行的現象綜合起來,奧多認為,飛行不僅是魷魚保存體力的秘籍,還能幫助它們躲避那些依賴視覺進行捕食的海鳥和兇猛大魚。

                     

                    對于需要洄游而脂肪儲備又有限的魷魚來說,節省每一點能量都是生死攸關的大事。奧多的團隊在研究短鰭魷魚的習性時發現,這些只有0.5千克的小生命會從加拿大的紐芬蘭一路洄游到美國的佛羅里達。在那里,它們產下類似于膠狀物的卵,這些卵會隨著洋流一路漂回紐芬蘭。

                     

                    奧多等人曾對短鰭魷魚能夠進行如此長距離的洄游大惑不解。后來,他們在實驗室的水池中觀察到,所有的雄性魷魚突然消失了——和黑寡婦蜘蛛一樣,雌性魷魚在交配后會吃掉它們的伴侶。對于一生只繁殖一次的短鰭魷魚來說,雄性在交配后就沒有存在價值了,因此,變成配偶長途旅行過程中的燃料,無疑是它們最理想的歸宿。奧多等人認為,即使有證據顯示雌性會吃掉雄性,也無法解釋它們如何得到這么多能量。他們推測,魷魚飛行的目的或許就是為繁衍后代節省每一點寶貴的能量。

                     

                    野外調查同樣支持了他們的結論。斯圖爾特一直在研究北美洲太平洋沿岸的美洲大赤魷。近年來隨著天敵的減少,它們的勢力范圍已經一路拓展到阿拉斯加北部。和短鰭魷魚一樣,它們喜歡洄游到南方溫暖的水域產卵。目前,這些魷魚最北面的產卵地是墨西哥的科特斯海。

                     

                    2007年的研究中,奧多曾估計一只10千克的美洲大赤魷最理想游速是1.2千米/時。斯圖爾特的追蹤記錄則顯示,其實際游速稍快,平均為1.5千米/時,其中有些甚至能達到2.3千米/時。這些大家伙們是如何高速移動的?答案只能是飛一會兒游一會兒。

                     

                    解開更多謎題

                    2012年,斯圖爾特在一次海洋學術會議上展示了她和奧多的研究結果,“飛行魷魚”的名聲立刻不脛而走。他們還發表了論文,詳細介紹他們研究飛行魷魚的來龍去脈,包括所有理論推算。但是,究竟哪些種類的魷魚會在遷徙的過程中飛行仍有待考證。

                     

                    鑒于魷魚飛行的速度是游速的5倍,他們希望用類似于智能手機中加速度傳感器的設備在魷魚身上進行標記,來確定它們能否飛行。但是,在野外研究之前他們先要在實驗室的大水池中進行測試。迄今為止,他們仍未解決如何阻止飛行的魷魚撞向墻壁。奧多稱,或許在實驗室墻上掛滿枕頭是個好主意。

                     

                    此外,目前已有的海洋追蹤網絡也能派上用場。這項國際合作項目使用水下聽音器對攜帶有特定超聲標記的生物進行追蹤,各種超聲標記會不斷釋放特定的聲波信號,就像條形碼一樣。這個系統集中部署在短鰭魷魚的洄游路線附近,因此對于追蹤這種魷魚十分好用。隨著今后海洋追蹤網絡的擴張、技術的進步,特別是研究人員的努力,其他魷魚的飛行之謎也有望被逐漸解開。

                     

                     


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