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Sep. 09 2014

射水魚的神射撇步

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  • 射水魚的神射撇步

撰文:Carrie Arnold
編譯:向淑容

 

射水魚有如將球投出的大聯盟投手一般,精準地朝著獵物射出一道水柱——新研究指出,這個動作是透過改變口部的形狀來完成的。

以前,研究人員只知道這種雨林中的魚類會對著牠們鎖定的獵物噴射水柱,把那些蟲子或微小的動物從棲息的地方沖下來掉入水中,然後迅速將其吃掉。

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這種俗稱「高射砲魚」的射水魚(Toxotes jaculatrix)在印尼擊落昆蟲。
Photograph by A&J Visage, Alamy

 

現在,刊登於9月4日《當代生物學》(Current Biology)期刊的新研究揭露,射水魚製造與運用這些水柱的技巧遠遠強過任何人的猜測——而且牠們可能還會把水當成工具來操控。

「這是一項非常值得關注的研究,」義大利米蘭大學物理學家Alberto Vailati表示。他曾經鑽研過射水魚,但是並沒有參與這項新研究。「看到結構如此簡單的動物完成極為複雜的動作,真的很有意思。」

 

研究緣起

射水魚屬包含數個不同的種,生活在泰國及東南亞其他地區。

噴射水柱的本領讓這種魚類在水族館中大受歡迎,研究員Stefan Schuster第一次見到牠們就是在水族館。他是德國拜羅伊特大學的物理學家,專門研究幫助控制簡單行為的神經迴路。

Schuster的小公寓放不下大水族箱,所以他把新寵物魚——俗稱「高射砲魚」,學名Toxotes jaculatrix——帶進了研究室。他看著魚兒噴水時領悟到,這些新的工作伙伴就是他一直在尋找的模式生物。

 

 

Schuster發現,射水魚能噴射出力道驚人的水柱。米蘭大學的Vailati形容這樣的水柱時是這麼說的:「如果被這種水柱直接射到臉部,會感到像蟲子叮咬那樣的刺痛。」

射出這樣力道強勁且目標明確的水柱,並不像外表上看起來那樣輕鬆。要產生足以打中並擊落一隻昆蟲的力量,射水魚需要將水的力道集中在一次大規模的發射中。

Schuster和同事Peggy Gerullis決心找出射水魚完成這個動作的方法,結果他們耗費了四年的時間。

研究團隊一開始先訓練九條射水魚在水族箱的一個特定位置向昆蟲獵物噴射水柱,好讓他們測量水柱的力道與速度,並且用高速攝影機將其拍攝下來。

 

射水魚也會使用工具?

在分析過數百個小時累積下來的數據後,Schuster與Gerullis終於找到了答案。

這項研究發現,射水魚在射出水柱時會改變牠們口部的形狀,讓水柱成功地瞄準並射向獵物。這麼做能讓射水魚從根本上改變動態水流的特性。

最重要的是,水柱後端的水發射出去的速度,比最先射出的水還要快。這代表所有射出去的水都在一次短暫的發射間,以最大的力量沖擊獵物。

Schuster和Vailati都認為,由於射水魚是主動且有目的地左右水的流體力學,所以這樣算得上是使用工具。

「這跟人類丟擲樹枝很類似,」Schuster說。

「如果只是丟樹枝的話就不算是使用工具,因為人沒有對樹枝做出改變。但是如果人類把樹枝削尖或者去掉分枝的話,它就變成工具了。」

這些研究結果可能會為我們對魚類智慧的認知開啟重大的變化。

 

推特Google+關注作者Carrie Arnold。

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