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盘点过去十年破解的鲨鱼的秘密生活
查字典地理网 来源|2020-08-05 发表|教学分类:地理科普

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这片太平洋水域因此被称为“大白鲨咖啡厅”,和科罗拉多州差不多大,卫星显示,这里食物匮乏。但它们错了。科学家发现,这里有很多虾、蠕虫、大目金枪鱼、鱿鱼和各种深海生物。这片水域对于大白鲨的生命周期至关重要,因此环保主义者正努力把这里列入世界遗产地。

近年来,在美国东海岸,一只名叫Mary Lee的大白鲨小有名气。它在百慕大群岛、佛罗里达和泽西海岸频频出现,科学家对于这位旅游达人惊讶不已。2017年后,Mary Lee再也没有出现过,但它的脸书和推特账号很是活跃。

另一些鲨鱼不爱四处游荡,却喜欢挑战远距离迁徙。2014年,一只名叫Lydia的大白鲨完成了同类物种中首个横渡大西洋的壮举。2017年,一只名叫Anne的鲸鲨在两年多一点时间里游了19950公里,横渡太平洋,打破纪录。

齿状鳞片竟能帮助游泳。

所有的鲨鱼都身披成千上万的皮齿,它们掉落后,又会神秘地重新长出来。

哈佛大学的鱼类生物学家和机器人专家George Lauder说:“就像我们的牙齿一样,每个皮齿都有牙髓腔、牙本质和牙釉质。我们口中的牙齿来自古老的鳞片,4亿年前这些鳞片覆盖在鲨鱼等动物的身上。”

随着成像技术、3D打印和机器人技术的进步,我们终于知道了皮齿如何帮助鲨鱼游泳。在实验室里,Lauder通过实验,发现与光滑的材料相比,类似鲨鱼皮的材料移动速度更快、耗能更少。

这是为什么?原来皮齿可以减小阻力,加大升力和推力。大小也很重要,小皮齿会提升速度,大皮齿却会让速度降低。对于每只鲨鱼而言,皮齿的形状和大小不尽相同。

滤食动物比我们想象的复杂得多。

科学家曾以为,所有滤食性鱼类的嘴都像过滤器:太大的东西无法通过,其他的和水一起畅行无阻。但加州州立大学富勒顿分校的功能解剖学家Erin “Misty” Paig-Tran却提出了疑问。她在墨西哥坎昆附近研究滤食性蝠鲼和鲸鲨,发现同一时间同一地点觅食的两种鱼拥有完全不同的菜单。

于是,她在实验室里测试了鲨鱼和蝠鲼的滤食器的3D模型,看看它们是如何进食的。通过调整游动速度和嘴或鳃裂的宽度,它们可以控制流过食道的水流,从而捕捉自己最爱的食物。通常来说,水流速度越快,它们摄入的食物颗粒就越小。

滤食性动物的策略各不相同。鲸鲨会停下来吸取食物,浮出水面大口吞食,或者张开大嘴游动。巨口鲨用覆盖着齿鳞的滤食器大口吞下食物。姥鲨一边张着嘴,一边游泳。

杂食性鲨鱼可能不止一种。

2007年,科学家在研究窄头双髻鲨的食物时发现,它们的肚子里多达60%是海草。

“包括我在内,所有人都认为鲨鱼是食肉动物,”Paig-Tran实验室里的博士后研究员Samantha Leigh说。诚然,这些鲨鱼可能无意中吃下了海草,但它们的身体会怎么利用这些绿色的东西呢?

大约十年后,已从加州大学欧文分校毕业的Leigh给捕获的窄头双髻鲨喂食带有同位素示踪剂的海草,通过这种特殊分子,她可以看到海草中的营养物质在鲨鱼体内的移动情况。Leigh发现,鲨鱼消化了海草中约半数的有机物,并转化成营养物质吸收到体内。

“这和幼年海龟的情况非常相似,”她说。这是人们第一次看到杂食的鲨鱼。它们如何做到这一点,仍是一个谜,但Leigh说,鲨鱼可能靠的是内脏中的微生物,和人类一样。

人类从鲨鱼身上获得灵感,制作出有益的材料和产品。

例如,哈佛大学的Lauder通过研究齿鳞,制造出了空气动力水下交通工具,表面经过特殊设计,使之可以更有效地在水中移动。

2012年,Lauder测试了泳衣材料,据说这种材料可以像鲨鱼皮一样减小阻力;悉尼奥运会上,80%获奖游泳选手都穿了这种泳衣。他说,Speedo鲨鱼皮LZR泳衣可以让游泳选手的成绩提高约7%,现在因为人们担心会带来不公平优势,这种泳衣被禁用。Speedo等泳衣公司正在设计新产品,以取代被视为“技术兴奋剂”的LZR。

Lauder的研究发现,泳衣实际上并没有减少游泳选手的阻力。“这些泳衣的表面其实和真正的鲨鱼皮完全不一样,”他说。真正的关键在于紧身的连体泳衣可以抚平人体皮肤上不平的地方。

加州州立大学的Paig-Tran说,大容量、节能、自清洁的工业过滤器的设计灵感来自滤食性鲨鱼,这些过滤器被用于污水处理,甚至可以去除水体中的塑料微粒。

“过去十年里,发生了很多事情,”Paig-Tran说:“了解得越多,我们越觉得鲨鱼迷人。”

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