长着“铁盔甲”的蜗牛

深海世界生活着一些最神奇的生物,就连蜗牛在这里都变得与众不同。在印度洋深处的海底热液口附近,生活着一种长着“铁盔甲”的蜗牛——作为海洋中生活的腹足类动物,称它们为“海螺”其实更为恰当。这种螺的名字叫鳞角腹足蜗牛(学名:Chrysomallon squamiferum),它们的螺壳由铁的硫化物组成,腹足上覆盖着铁质鳞片,看起来金属感十足,堪称深海版的“钢铁侠”。没错,鳞角腹足蜗牛长出了一副铁盔甲,这在动物世界中是独一份。

  这种令人惊奇的天赋其实要归功于鳞角腹足蜗牛体内的共生细菌。地球上还没有其他动物能以这种方式利用铁元素。而且,由于这种蜗牛的铁化合物具有磁性,有人甚至开玩笑地把它们称为“海底的万磁王”。此外,从比例上看,鳞角腹足蜗牛的心脏体积比许多其他动物都大得多,大约占身体总体积的4%(相比之下,人类的心脏体积只占身体的1.3%)。

鳞角腹足蜗牛(学名:Chrysomallon squamiferum),它们的螺壳由铁的硫化物组成,腹足上覆盖着铁质鳞片  鳞角腹足蜗牛(学名:Chrysomallon squamiferum),它们的螺壳由铁的硫化物组成,腹足上覆盖着铁质鳞片

  奇特的铁甲

  非同寻常的海底热液口环境造就了这种非同寻常的生物。在2400米到2800米的海底,热液口附近的海水流入地壳缝隙,被滚烫的岩浆加热,温度能达到400摄氏度以上,许多有毒物质也随之倾泻而出。2001年,科学家在印度洋的Kairei热液口区首次发现了鳞角腹足蜗牛。即使是在热液口生物群落中,它们也是非常令人惊奇的发现,从来没有一种腹足类动物像它们一样长出数以百计的鳞片!

  可以说,鳞角腹足蜗牛的身体皆被铁化合物覆盖,主要是二硫化亚铁(黄铁矿的主要成分)和四硫化三铁(Fe3S4),后者具有磁性,因此鳞角腹足蜗牛会被磁铁吸住。鳞角腹足蜗牛的螺壳并不像板甲那么坚硬,而更像是锁子甲——柔软却又强韧。它们的螺壳可以分为三层:最外面是一层“镀铁”的物质,厚度约30微米,由铁的硫化物组成;最内侧由钙化的碳酸盐矿物霰石组成,厚度约250微米;而中间是柔软的有机层——相当于其他腹足类的外壳膜,厚度约150微米。铁质可以提供力量,而有机层能吸收掠食者——比如一只挥舞螯肢的螃蟹——攻击时的力道。此外,有机层还具有散热的功能。目前,有研究者正在尝试借鉴鳞角腹足蜗牛的螺壳结构,研究在民用和军事领域的应用。

  鳞角腹足蜗牛的螺壳具有3个螺旋,整体呈压缩的球形。螺壳上具有肋纹和精细的生长线。相比Peltospiridae科的其他物种,鳞角腹足蜗牛的体型要大得多。大部分Peltospiridae科蜗牛的壳长在15毫米以下,而鳞角腹足蜗牛的螺壳宽度通常在9.8~40.02毫米之间,最大的可达45.5毫米,成体的平均宽度为32毫米。

  相比外部的螺壳,鳞角腹足蜗牛腹足上的鳞片似乎有着更合理的用途。一些掠食性海螺(比如芋螺)能伸出鱼叉状的齿舌捕食小鱼,然后注入毒液使其麻痹。生物学家推测,鳞角腹足蜗牛的铁质鳞片可能具有抵挡这种攻击的作用,就像骑士的盔甲可以使标枪转向。

  鳞角腹足蜗牛的鳞片主要由蛋白质组成(贝壳硬蛋白是一个复杂的蛋白质),以覆瓦状排列;相比之下,多板类(包括各种石鳖)的鳞片主要是钙质。不过,在鳞片之间的连接处,我们找不到明显的贝壳硬蛋白生长线。无论是现生,还是已灭绝的腹足类物种,再没有第二种具有这样生长在皮肤上的鳞片;已知的现生动物中,也再没有其他物种能像它们这样利用铁的硫化物,无论是骨骼还是外骨骼。

  鳞角腹足蜗牛的鳞片外表面具有相当多样的附着生物,主要为两类细菌:ε-变形菌和δ-变形菌。这些细菌可能为蜗牛提供了矿物质。有学者认为,鳞角腹足蜗牛会分泌一些有机化合物,促进这些细菌的附着和生长。科学家推测,腹足上的鳞片可能具有保护或解毒的功能,比如保护鳞角腹足蜗牛免受热液口液体的伤害,使它们体内的细菌可以安全地进行化学合成作用;又或者,这些鳞片本身可能就是共生细菌代谢时产生的有毒硫化物沉积的结果。不过,鳞片的真正功能是什么,我们还需要更多的研究。

鳞角腹足蜗牛的“铁盔甲”看起来金属感十足,堪称深海版的“钢铁侠”。鳞角腹足蜗牛的“铁盔甲”看起来金属感十足,堪称深海版的“钢铁侠”。

  体内的细菌工厂

  1977年,科学家在加拉帕戈斯裂谷首次发现了海底热液口。加拉帕戈斯群岛的奇特生物为查尔斯?达尔文的自然选择理论提供了灵感,而群岛海底的热液口又展示了新的生命可能。这些热液口的能量来自地质活动,喷出的液体通常具有很高的酸性,并含有多种金属和硫化氢。硫化氢就是臭鸡蛋气味令人恶心的原因,对生物体具有毒性。不过,也有一些细菌可以通过化学合成的过程利用硫化氢获取能量。在漫长的演化过程中,许多神奇的动物已经和这些细菌形成了互利共生的关系,从而适应了热液口的严酷环境。在总体上寒冷、食物匮乏、生物量极低的深海环境中,深海热液口就像“生命绿洲”,周围聚集了大量无脊椎动物。

  鳞角腹足蜗牛相当于一个化能合成共生作用的功能体,它们体内的内共生细菌主要分布食管腺体(esophageal gland)中,而这个器官的体积甚至比其他蜗牛体内的腺体大1000倍。这些共生菌为鳞角腹足蜗牛提供了能量,很可能是某种糖类(这种细菌也还没有在实验室里培养出来,因此我们只能猜测)。食管腺体就像蜗牛体内的食品工厂,使它们甚至不用去觅食——鳞角腹足蜗牛的消化系统已经退化,不到典型腹足类消化系统体积的10%。这或许就是鳞角腹足蜗牛能长到4.5厘米大小的原因,而那些关系很近,却没有共生菌的蜗牛只能长到1.5厘米甚至更小。与此同时,鳞角腹足蜗牛为这些细菌提供了一个安全、舒适的生存环境。

  奇怪的是,在类似的生活环境中,却出现了3种颜色各不相同的鳞角腹足蜗牛。2001年,生物学家在三个地点发现了鳞角腹足蜗牛,其中两个地点的个体呈深色,第三个地点的个体呈白色。根据遗传学分析的结果,这些蜗牛都属于同一个物种。

  出现这种情况的原因是什么?答案在于与鳞角腹足蜗牛共生的细菌——黑色变种的蜗牛体内具有一些白色变种所没有的细菌。鳞角腹足蜗牛的体表和体内生活着一些有益的细菌,能帮助它们生成铁的硫化物。来自海底热液口硫化物具有很高的毒性,但如果与矿物质结合并形成固体形式,毒性就会消失。在这些化合物毒性减弱的过程中,细菌可能扮演着重要的角色。因此,鳞角腹足蜗牛不仅镀了一层铁盔甲,而且这层铁盔甲还是有毒的。不过,这只是科学家的推测,他们还没有在实验室里培养出这种细菌。也有研究者认为,鳞角腹足蜗牛完全是靠自己生成了铁的硫化物,如果确实如此,那将是前所未有的发现。

  有研究者提出,在食管腺体中蓄养内共生细菌的策略,可能促使鳞角腹足蜗牛在解剖学结构上发生一系列新的改变,从而更加有利于细菌的生长,蜗牛本身的需求反而还在其次。食管腺体的增大、保护性的腹足鳞片、体积较大的呼吸系统和循环系统,以及较高的繁殖能力,都是有利于内共生微生物的适应特征。在极端的化能合成环境中,这些适应特征满足了鳞角腹足蜗牛的能量需求。

现已知三种形态的鳞角腹足蜗牛,从左到右分别来自Kairei、Longqi和Solitaire区域现已知三种形态的鳞角腹足蜗牛,从左到右分别来自Kairei、Longqi和Solitaire区域

  隐秘的海底生活

  2001年,科学家在中印度洋脊的Kairei热液口区首次发现了鳞角腹足蜗牛,随后又在Solitaire区(位于中印度洋脊)和Longqi区(位于西南印度洋脊)发现了它们。其中,Longqi热液口区被指定为模式标本产地,所有的模式标本材料都来自于该区域。虽然三个地点之间的距离很大,但鳞角腹足蜗牛的总分布面积其实很小,不到0.02平方公里。

  尽管早在十多年前科学家就发现了鳞角腹足蜗牛,但直到2015年,研究者才正式发表了对该物种的生物学描述,并确定其学名为Chrysomallon squamiferum。其中属名“Chrysomallon”来源于古希腊语,意思是“金色毛发”,因为它们螺壳中的二硫化亚铁呈现金色;种名“squamiferum”来源于拉丁语,意思是“长有鳞片的”。

  鳞角腹足蜗牛的头部长有两根光滑的、逐渐变细的触角。它们没有眼睛,也没有特化的交接器。它们的腹足呈红色,体积较大,无法完全缩回螺壳。此外,它们也不像其他蜗牛和蛞蝓一样具有上足腺(Suprapedal gland),也没有上足触手。

由鳞角腹足蜗牛和多毛类环节动物、甲壳动物等类群组成的Longqi热液口区生物群落由鳞角腹足蜗牛和多毛类环节动物、甲壳动物等类群组成的Longqi热液口区生物群落

  在 Pelospiridae科中,鳞角腹足蜗牛是目前已知唯一的“同时雌雄同体”物种,这意味着它们同时具有雄性和雌性生殖器官(有些蜗牛属于“阶段性雌雄同体”)。它们具有很高的繁殖力,所产的卵很可能是依靠卵黄提供营养。科学家还不清楚鳞角腹足蜗牛幼体和胎壳的形态(目前采集到最小的未成熟个体已经具有2.2毫米的壳长),但推测可能存在一个浮游扩散的阶段。鳞角腹足蜗牛在人工环境下很难成活,即便如此,它们还是曾在大气压下的水族缸中存活了超过3个星期。

  在食物匮乏的深海热液口环境中,鳞角腹足蜗牛演化出了一种出色的生活策略。海洋上层的有机物质只有极少一部分能落到海底,为了生存,包括鳞角腹足蜗牛在内的许多生物演化出了利用化学能源的能力,在深海热液口附近形成了生命奇观。西南印度洋脊的深海热液口正缓慢扩展,而热液口周围的生物群落对环境扰动十分敏感,并且恢复速率很慢。深海采矿或许会对鳞角腹足蜗牛等热液口生物带来潜在的威胁。

  你或许会问,为什么鳞角腹足蜗牛不迁移到更加宜居的环境?事实上,如果能适应这样的环境,生活其实还不错。举例来说,热带珊瑚礁区域堪称“海洋中的热带雨林”,生活着难以计数的物种,但同时也意味着激烈的生存竞争。而在深海环境,特别是热液口附近,还有一些生态位等待着新生物的到来。

从传说到现实:走进美丽神奇的海螺世界

蓝蓝的大海水,蓝蓝的水上天。蓝蓝的海水中,孕育了无数美丽而神奇的海螺。

在我国沿海许多地方,从福建的东海之滨,到海南三亚的黎族村庄,都流传着海螺姑娘的传说。1955年,著名作家和诗人阮章竞根据民间传说创作了童话诗《金色的海螺》。1963年,上海美术电影制片厂将这个故事搬上了银幕,精美的画面和悠扬的配乐,使这部同名的剪纸动画片成为电影史上的经典。

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《金色的海螺》讲述了这样一个故事:大海的那边居住着一个勤劳的青年,一年三百六十个早晨,无论大海涨潮退潮,他都要出海打鱼。有一天,青年在海中捞到一个金色的海螺,他把海螺带回家,养在水缸里。之后,在青年出海的时候,海螺就化作一位美丽的少女,帮助青年烧火做饭,缝补衣裳。这位海螺姑娘其实是海中珊瑚仙岛上的蓝海仙女,从前是被打渔少年救过的小金鱼。为了报答救命恩人,她变作海螺姑娘,决定陪在青年身边,每天一同劳动、歌唱。

三年之后,海螺的母亲海神娘娘发现了海螺的踪迹,她威胁青年离开海螺,否则就以水淹人间。面对威逼和利诱,青年表现出了无比的勇敢和真诚,并最终打动了海神娘娘。他和海螺姑娘终于幸福地生活在一起。

其实,在中国民间,类似海螺姑娘这样的传说并不少见,比如在很多地方流传的田螺姑娘传说,也是差不多的故事内容,只不过海螺变成了田螺。为什么会出现这么多如此相似的“螺女”传说呢?一方面,这说明了螺与普罗大众的生活密切相关。“螺”其实并不是专业的生物分类名称,而通常是腹足纲中具有螺旋形外壳的所有水生种类的统称。在西方语言中,一般不会区分水生的螺类和陆生的蜗牛。在海洋中生活的螺被称为海螺,淡水中则经常被称为田螺或螺蛳。无论是海螺还是田螺,都是普通百姓喜爱的美食——这或许也是海螺姑娘或田螺姑娘的举动往往与饮食联系在一起的原因。

另一方面,螺的外形是女性的象征,许多女性也会用螺壳作为装饰品,或者模仿螺壳形状梳理自己的头发——这种发型被称为“螺髻”。在民间文化中,螺还具有占卜、预言的功能,某些种类的螺壳还是重要的宗教法器和身份象征。此外,有些海螺还曾经在人类社会发展历史中扮演过重要的角色,比如宝贝科的货贝就曾经在许多国家被作为原始货币。

 四大名螺

我们常常可以听到所谓“四大名螺”的说法,这里指的是法螺、鹦鹉螺、唐冠螺和万宝螺四种具有高观赏性的海螺。从古至今,这四种海螺一直受到人们的喜爱,也受到许多爱好者的追逐。一方面,通过这些海螺,我们感受到了大自然的神奇,感受到了海洋生物之美;另一方面,人类的捕捉和追捧,也使其中一些海螺物种数量不断减少,给海洋生态系统带来了潜在威胁。以下,我们就通过这四种著名的海螺,走进美丽而神奇的海螺世界。

 法螺

在佛教中,法螺是一个重要的法器。法螺又称大法螺、凤尾螺,是一种分布范围广泛的大型海螺。法螺是珊瑚礁中体型最大的软体动物之一,壳长可以达到60厘米。磨去壳顶之后,法螺可以制成号角。在重要的宗教仪式中,声音占据着非常重要的地位,往往被用作时空界限的标志,这其中就包括钟声、鼓声和螺声等。

在珊瑚礁生态系统中,法螺还具有十分重要的生态功能。它们是少数几个能摄食长棘海星的物种之一。长棘海星是一种体型庞大、破坏性极强的海星。据报道,这种海星已经在大堡礁和西太平洋的珊瑚礁造成了大量珊瑚死亡。法螺具有灵敏的嗅觉系统,在追踪到长棘海星之后,它会迅速靠近,利用身体重量和强有力的腹足包裹住长棘海星的身体。接着,法螺将如同锉刀的齿舌伸入长棘海星的中央体盘,并分泌酸性的消化液。经过大约一个小时,长棘海星的肉质部分基本被法螺吃掉,礁石上只留下软塌塌的残骸。

近年来长棘海星的爆发是否与法螺等天敌的数量下降有关,目前还存在争议,但毫无疑问的是,法螺对控制长棘海星的肆虐有着重要作用。法螺对水体环境要求很高,而且生长缓慢,如今活体的大型个体已经越来越少见。在澳大利亚和其他一些国家,法螺已经得到了法律保护,但在世界许多地方(包括互联网上)依然可以合法买卖。

 鹦鹉螺

许多人第一次听说鹦鹉螺,或许是在法国小说家儒勒·凡尔纳的《海底两万里》中,书中出现的潜艇就被称为“鹦鹉螺号”。巧合的是,在这本书出版近半个世纪后,世界上第一艘实际服役的核动力潜艇也被命名为鹦鹉螺号,虽然这个名称承继自1803年服役的一艘美国海军多桅纵帆船与之后沿袭此名的两艘常规动力潜艇。

鹦鹉螺是一种非常独特的海螺。首先,它们不像其他绝大多数海螺一样属于腹足纲,而是属于头足纲,与章鱼、墨鱼和鱿鱼的关系更近。其次,它们又是现生头足纲动物中唯一具有外壳的种类。它们的外壳薄而轻,以螺旋形盘卷起来,形似鹦鹉的嘴,也因此得名“鹦鹉螺”。虽然船蛸这类远洋章鱼具有类似贝壳的结构——它们也被称为“纸鹦鹉螺”——但这是只有雌性个体才能分泌形成的卵盒结构,也不像鹦鹉螺一样具有填充气体的腔室,因此并不是真正的头足纲贝壳。

说到鹦鹉螺的外壳,就不得不提到等角螺线。法国哲学家、数学家和物理学家笛卡尔在1638年发现了等角螺线,之后数学家雅各布·伯努利对其重新进行了研究,并发现了许多特性。鹦鹉螺的外壳纵切之后,切面呈现出优美的等角螺线,而等角螺线本身又与黄金分割密切相关,这不禁让人感叹生命的神奇。

切开鹦鹉螺的外壳之后,我们还可以看到其中被隔板分隔而成的三十余个壳室。鹦鹉螺的身体居住在最后一个大壳室中,其余壳室则充满气体(主要为氮气)。随着鹦鹉螺的成长,壳室会周期性向外侧推进,外套膜后方则分泌出碳酸钙和有机物质,形成新的隔板。在各个壳室之间有一个贯穿的细管,可以输送气体。鹦鹉螺可以通过调节气体来控制上浮、下沉和水平移动,这种方式与潜艇的原理十分相似。

鹦鹉螺分布于印度洋和太平洋。在鹦鹉螺的主要产地法属新喀里多尼亚,还以鹦鹉螺作为国徽的主要图案。目前,这些在地球上存在了数亿年,外形、习性却又变化极少的“活化石”已经数量稀少。由于对生活环境有数个大气压的水压要求,它们也很难进行人工饲养。2016年,所有鹦鹉螺科物种都被列入了濒危野生动植物国际贸易公约(Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora,CITES,又被称为华盛顿公约)的附录Ⅱ。在我国,鹦鹉螺属于国家一级保护动物。

 唐冠螺

唐冠螺又称为冠螺。顾名思义,这个名称来源于唐冠螺的外形酷似唐代的冠帽。无独有偶,唐冠螺在英文中被称为“horned helmet”,意思是角盔——你可以想象一下古代维京人头上戴的有两只尖角的头盔。

唐冠螺也是一种珍贵的大型海螺,螺壳又大又厚,长度在5厘米到41厘米之间,高度可达30厘米。唐冠螺壳面呈灰白色到浅橙色,具有金属光泽,上方长有许多较大的角状突起。在狭长的壳口周围,具有很厚的片状突起,并形成一个三角形的平面,呈鲜艳的橙色。独特的形状和颜色,使唐冠螺成为许多人追逐的观赏螺类。

唐冠螺主要分布于温暖海域,包括我国台湾、西沙群岛、南沙群岛海域,以及印度—西太平洋暖水区。它们通常珊瑚礁附近沙质或碎珊瑚底质的浅海中活动,以海胆等棘皮动物为食。虽然还没有被列入国际自然保护联盟的濒危物种红色名录,但唐冠螺在许多地方已经受到人类的严重威胁。由于唐冠螺也能捕食长棘海星,因此它们在澳大利亚昆士兰州受到严格的保护。在我国,唐冠螺属于国家二级保护动物。

 万宝螺

四大名螺的最后一个成员是万宝螺,属于唐冠螺科,与唐冠螺在分类学上比较接近。万宝螺也是一种大型海螺,螺壳又厚又沉,壳体长度可达17厘米。万宝螺壳面的颜色鲜艳,深浅不一的白色和橙红色纵横交错,并且富有光泽。和唐冠螺一样,万宝螺也主要栖息在靠近珊瑚礁的沙质海底,是海胆的重要捕食者。它们也主要分布在热带印度—太平洋海域。

四大名螺只是海螺世界中微不足道的一小部分,大海中还生活着无数同样美丽的海螺,比如色彩斑斓如同虎皮的虎斑宝贝(又名黑星宝螺,为国家二级保护动物),比如具有超过100根棘刺、如同一把精美梳子的维纳斯骨螺,又比如外形类似圆锥、能分泌毒素的芋螺等等。所有这些,都是五光十色、精彩纷呈的海洋世界中不可或缺的部分,值得我们的欣赏和珍惜。

 

略删改后发表于《知识就是力量》2017年6月期

鲸类战争:自然界最令人敬畏的掠食者

有关鲸的文学作品,最有名的当属赫尔曼·梅尔维尔的《白鲸记》(Moby Dick)。其实,里面那头名为莫比·迪克的鲸并非白鲸,而是一头白色抹香鲸。下面这篇文字来自英国作家菲利普·霍尔(Philip Hoare),他曾经在斯里兰卡海域目睹了一场海洋巨兽之间的战斗,壮观的场面令他震撼,并且心有余悸。
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虎鲸行动极其灵活,以群体形式捕猎,攻击时速可达每小时近50公里,用近8厘米长的牙齿撕碎猎物。虎鲸行动极其灵活,以群体形式捕猎,攻击时速可达每小时近50公里,用近8厘米长的牙齿撕碎猎物。
抹香鲸智力超群,并且拥有强有力的尾巴,瞬间就可以给虎鲸沉重一击。抹香鲸智力超群,并且拥有强有力的尾巴,瞬间就可以给虎鲸沉重一击。

 

  过去17年来,我一直在研究和描写鲸类,与它们同游,靠近它们身边。但是,那一天,我看到一群虎鲸(大约25头)向一群抹香鲸(大约30头)发起了一场血腥的攻击,我这么多年来所经历的一切都无法与当时摄人心魄、无比壮观的场面相提并论。

  虎鲸,又称逆戟鲸,或许是地球上最伟大、最狡猾,也最有组织性的掠食者。它们行动极其灵活,以群体形式捕猎,攻击时速可达每小时近50公里,用近8厘米长的牙齿撕碎猎物。

  不过抹香鲸也不是容易捕杀的猎物。它们能长到20米以上,重量超过60吨。它们智力超群,并且拥有强有力的尾巴,瞬间就可以给虎鲸沉重一击。

  这是真正的海洋巨兽之战:双方激烈厮杀,海面被激烈拍打产生的白色水花覆盖。这场大战也让我目瞪口呆,并陷入死亡的危险。

这场海洋巨兽之间的战斗发生在斯里兰卡以西海域的一个国家海洋保护区。这场海洋巨兽之间的战斗发生在斯里兰卡以西海域的一个国家海洋保护区。
处于危险中的抹香鲸发出声呐信号寻求帮助处于危险中的抹香鲸发出声呐信号寻求帮助
 

  战斗发生在斯里兰卡以西海域的一个国家海洋保护区。在特殊许可下,我们得以在大战前的一星期中巡逻那片海域。一开始,那里的一切仿佛是伊甸园中的场景,海豚跃出水面,海龟在交配,海面上不时有飞鱼和鱿鱼飞过。

  离开沙滩后才过了半小时,我们就看到了抹香鲸的独特喷气。它们曾经是世界海洋中被人类捕杀最多的鲸类。

  渐渐地,喷气多了起来:10,15,20。最终,与我们同行的科学家Ranil Nanayakkara估计了一下,大约140头世界上体型最大的掠食者正聚集在这片温暖、清澈的蓝色海域。

  当我和摄影师兼制片人安德鲁·萨顿(Andrew Sutton)潜到海面以下,身处5头抹香鲸之间时,我们也明白了它们聚集的原因。

  它们大而圆的灰色脑袋在热带阳光下闪闪发光,不断伸出海面又潜回水中。有趣的是,它们游到了我们下方,背对着我们。它们的眼睛长在头部两侧,以这样的方式,它们可以在最好的角度观察我们。

  一头鲸来到了我们身边。它的眼睛——与一颗葡萄柚差不多大——以强烈的好奇心看着我,似乎是在说,“你在这里做什么?”我感到,能与这些鲸分享这片海水实在是无与伦比的荣幸。而且,我们还有点打扰到它们的生活!它们的心思放在其他事情上。这些动物正在对春天做出回应,开始交配,互相在对方身上翻滚,抚摸鳍肢和尾巴。

  然而,回到船上之后,我们注意到它们的行为迅速出现变化。一大群雄鲸聚集在一起,以很快的速度朝某个方向游去——远离我们,游向北方。

  我们开船跟了过去。我们推测,它们之所以如此集结,可能是为了进行一场世界上最大型的动物狂欢。虽然船的速度很快,但我们也只能勉强跟上它们。

  其他的鲸被远远抛在背后,并且散得很开。与此同时,这群“抢跑”的鲸放慢了速度,加入了另一个巨大的鲸群,并尽可能彼此靠近——大约30头巨兽像圆木一样漂在海面上。

  我看到有更尖的背鳍出现,游弋在这些抹香鲸周围。“海豚,”我喊道。

  通常情况下,海豚与它们的大型表亲互动活跃。有时候,如果抹香鲸刚刚结束一场深潜捕猎,海豚们还会希望获得一些可口的食物。

  安德鲁和我又跳下水。但这一次我们犯了一个错误,而这可能是一个致命的错误。

  这些背鳍并不属于一般的海豚,而是属于虎鲸。海洋之狼。这群虎鲸有25头以上,在抹香鲸群周围游来游去,似乎是要把它们围拢在一起。

  这些杀手开始攻击抹香鲸。我看到好像是血液的东西涌到水中。毫无疑问,这里根本没有人类存在的空间。

  虎鲸尖锐的捕猎啸声和抹香鲸深沉的喀呖声混杂在一起。二者陷入了一场宏大的战斗。这真的非常令人恐惧。

  安德鲁并不是一个很容易被吓到的人。他身高6英尺2英寸(约合1.88米),有25年的潜水经验。但是此时他呼喊着:“到水面上去!马上!”

  我抓住他强健的肩膀,眼前的场景既令我着迷,又让我恐惧,几乎使我不能动弹。

  短短一秒钟之后,我们开始拼了命地游起来——一头鲸就追在我们身后。

  它是在送别我们?或者它准备咬我们?至今还没有虎鲸在大海中攻击人类的记录,但凡事总有第一次。我们爬到了船上。在接下来一个小时以及更长时间里,我们一直站在那里,身边是团队其他成员,就站在小小的船里,看着海面上发生的一切。

  很显然,那些离开原先群体的抹香鲸对那些身处险境,并且发出紧急声呐信号的同伴做出了回应。它们作为代表去应对这场危机——甚至可能是作为诱饵,吸引虎鲸的攻击,使留在原地的其他抹香鲸得以逃生。

抹香鲸组成了新的队形,头朝内围成一圈,凶狠有力的尾巴朝外抹香鲸组成了新的队形,头朝内围成一圈,凶狠有力的尾巴朝外
面对如此有灵性的动物,我们总是很难不去赋予它们类似人类的感情。面对如此有灵性的动物,我们总是很难不去赋予它们类似人类的感情。
 

  我们看着虎鲸的背鳍在这群勇敢的抹香鲸周围转了一圈又一圈,然后潜入它们中间,试图把较小的个体和幼年抹香鲸从群体里分开。抹香鲸群中央的海水变成了白色,因为它们开始使用自己最为致命的武器:尾巴。

  它们的身体有三分之二是肌肉,它们能挥舞巨大的尾巴——宽度相当于汽车的长度——给袭击者以沉重一击。在古老的捕鲸岁月中,这些尾巴被称为“上帝之手”,因为它们能把人类直接拍到来世。

  这是自然界最为原始的一面:生与死的搏斗。抹香鲸保卫着它们之中最脆弱的成员,而虎鲸则希望喂饱自己的家族。

  我开始感性起来。看到两个物种的美以如此多的数量汇集在一起,而又在即将到来的屠杀中被完全摧毁。虎鲸又被称为杀手鲸,因为它们会杀死鲸类——并且经常会攻击抹香鲸,尽管体型只有后者的三分之一。

  虎鲸的攻击残酷无情。它们一次又一次冲入鲸群,试图突破抹香鲸用肉体筑成的长城。抹香鲸也有自己的策略。一种新的战术。它们组成了新的队形,头朝内围成一圈,凶狠有力的尾巴朝外——就像西部电影里的马车队。这个圆圈英勇地坚守了一段时间,但随着虎鲸穿入它们中间,抹香鲸的圆圈开始断开,它们似乎又回到了横向的队列,它们巨大的嘴和动物界中最大的牙齿不断开合。

  我屏住呼吸。这些虎鲸是否即将宣布自己的战利品?它们似乎已经将抹香鲸拖垮了。

  我无法忍受。眼泪几乎要夺眶而出。我朝约瑟夫(Joseph),我们的船长,以及大副马努拉(Manura)呼喊,让他们调转船头。我担心我们参与到这场虎鲸的攻击之中,并阻挡抹香鲸的逃生路线。

  我很快意识到自己错得离谱。事实上,这些巨兽已经开始利用我们的船作为障碍物,抵挡虎鲸残酷无情的攻击。它们横卧在我们旁边,靠近船的边缘。我们变成了一堵防御墙。

  这些动物拥有地球上最大的大脑。它们像虎鲸一样具有高度社会性和组织性。它们通常非常平静;几乎可以说是羞怯。

  但是,在必要的时候,它们也会运用自己的聪明才智。而它们的策略似乎奏效了。

  慢慢地,虎鲸的攻击开始放缓。那些巨大的雄性抹香鲸拥有厚达5厘米的皮下脂肪层——像铠甲一样,但这也无法抵挡虎鲸尖利牙齿的撕咬。外围的抹香鲸甚至似乎准备牺牲自己来挽救其他同伴的生命。它们奋力挥舞巨大的、肌肉发达的尾部,连续拍打水面,同时排出大量的红色粪便,以分散虎鲸的注意力,使后者不知所措。

  它们的转身充满力量,它们的毅力加上忠诚,造就了终极的防御效果。虎鲸似乎意识到自己可能处于危险之中,它们试图捕猎的抹香鲸也有着致命的力量。

  我们全都兴奋起来,呼喊着,咒骂着,肾上腺素在我们体内飙升。当虎鲸开始离开的时候我感到巨大的解脱,似乎这场无与伦比的演出就要结束了。

  我们开始返航,几乎是在祝贺自己在拯救抹香鲸的过程中助了一臂之力。但是,随着我们的离开,我们看到虎鲸又冒出头来——这回是它们在用尾巴拍打水面。

  它们如果不是在嬉戏,就是在发泄着不满。

  接着它们转过身来,开始在我们周围绕圈。一圈又一圈。绕着我们的船,或者游到船下。这艘5.8米的船与它们相形见绌。突然间,我们变得如此脆弱,就像刚刚远离我们的抹香鲸一样。

  面对如此有灵性的动物,我们总是很难不去赋予它们类似人类的感情。然而,这些虎鲸似乎打定主意要向我们复仇。有人说了一句电影《大白鲨》里的经典台词:“我们需要一艘更大的船。”这话现在可没有半点说笑的意思。

  我们看着,惊叹着,感到孤立无援。它们成对游动,然后变成三头、四头一起游动,先远离我们的船,然后又不断地靠近我们。它们到底要做什么?

  突然间,它们似乎失去了兴趣。这群虎鲸绕着我们游了最后一圈,然后就消失了。我们放松了下来。

  放松得太早了。我的视线越过Ranil的肩膀,看到了它们。5头虎鲸,排成一列,直接扑向船的侧面。这是一个故意而且非常富有侵略性的举动。

  还记得大卫·爱登堡的《冰冻星球》中一群虎鲸合作把海水推向浮冰,将一只海豹冲到水里的画面吗?没错,这群虎鲸就是在尝试对我们这么做。

  在水里的时候我也曾害怕过,但那种害怕不及此时的一半。

  接着,在最后一分钟,它们潜到了船的下方。全都下去了。为什么?我不知道。或许它们在利用我们来教导年轻虎鲸如何捕猎,而现在课上完了。

  这时我们才意识到,刚刚经历了一次多么幸运的死里逃生。随着最后一头虎鲸与我们已有相当远的距离,Ranil想起了他的水听器——用来在水中记录鲸的声音。他把水听器拉上来,发现已经被咬得面目全非。

原文:http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-4351544/Whales-war-battle-awesome-predators.html#ixzz4cW0gn8IV

有关浮游生物与海洋塑料垃圾

第一眼看到这张图片的时候,真的以为就是某种浮游动物的显微图片,但又说不清是哪一类浮游动物。看了介绍之后,才知道这其实是用海洋塑料垃圾——确切说是手推车的轮子——拍摄出来的效果。

这是英国摄影师曼迪·巴克(Mandy Barker)最新项目“漂浮之外”(Beyond Drifting)中的一张图片。她花了四个月时间在爱尔兰科克市的海滩漫步,搜集被海水冲上来的塑料垃圾,包括轮子、玩具和手机壳等,在工作室中进行拍摄之后,她将图片叠加起来,转化为盘绕卷曲的浮游生物形象。

“观看者可能会被骗到,以为这些是浮游生物样品,但事实上它们是塑料垃圾,会被浮游生物摄食并影响食物链,”曼迪·巴克说道。

曼迪·巴克常常以塑料垃圾作为拍摄对象,以此宣传环保观念。她的作品涉及日本海啸留下的涡旋状塑料垃圾带,以及透过被丢弃的打火机来反映香港的垃圾填埋问题。

在“漂浮之外”项目中,曼迪·巴克拍摄了25块垃圾碎片。每年流入全世界海洋中的塑料垃圾总量大约为800万吨,大量的塑料碎片被食物链底层的浮游生物摄食,而海胆、沙丁鱼等较大的生物又以浮游生物为食。通过食物链,许多塑料碎片最终会到达人类体内。

在创作过程中,曼迪·巴克参考了动物学家约翰·沃恩·汤普森(John Vaughan Thompson)绘制的浮游生物图版。约翰·沃恩·汤普森出生于1779年,曾经在19世纪初对爱尔兰科克市附近海滩上的海洋生物进行了绘图和描述。曼迪·巴克沿着汤普森当年走过的海滩,拣起各种有意思的东西,带到位于Sirius艺术中心的工作室。在那里,她用一台35毫米胶片相机从不同高度进行两次拍摄,每次曝光时间为4秒。曝光过程中,她会转动物体5次,以获得类似浮游生物在水中游动时的效果。之后,曼迪·巴克会将这两张照片在Photoshop中进行拼接,并加上另一张该物体的照片和一个黑色圆框。

最终的成品让人信以为真。“我希望它们看起来就像古老的标本图版,”她说,“它们中很多都不是很锐利——我喜欢东西看起来有颗粒感和失焦的感觉。”

曼迪·巴克还模仿生物分类的拉丁文学名给每一个“标本”命名,而且每个名字中都隐藏着“plastic”(塑料)。这一系列作品最终都以一本古老的、具有19世纪风格的科学著作的形式呈现出来,也反映了汤普森在1830年记录的那些浮游生物在今天的境况。
 
以上主要翻译自wired的介绍文章:https://www.wired.com/2017/02/mandy-barker-beyond-drifting/
 
感兴趣的朋友还可以看下曼迪·巴克关于该项目的网站:http://www.dailymail.co.uk/travel/travel_news/article-4234324/Mesmerising-winners-underwater-photography-awards.html#ixzz4ZDCvrh1R
 
有各张图片的介绍,最终的仿19世纪专著做得真的很真。上面还有在香港拍摄的作品“香港汤”的链接。将垃圾拍摄得如此富有艺术感,实在令人惊叹,不过更让我深有感触的是她想出来的这个创意,太有意思了!

有关虫黄藻

珊瑚和虫黄藻的故事

今天我们要讲一个“在一起”的故事。自然界中充满了这样的故事,比如蝴蝶、蜜蜂等昆虫可以为植物传粉,植物则提供花蜜作为回报;蚜虫吸食植物的汁液,在体内转化为含糖的营养物质,吸引蚂蚁前往吸食,而蚂蚁反过来为蚜虫提供保护,使它们免受其他生物的威胁;海洋中,小丑鱼常常生活在海葵的触手之间,因而又被称为“海葵鱼”,它们获得了海葵毒刺的保护,同时自己消化后的食物残渣又能作为海葵的食物。

所有这些关系都可以称为“互利共生”,即两个物种通过相互作用都能获得利益的模式。虽然几乎所有互利共生关系都要求双方有所付出,但也存在只获取利益而不回报的角色。与人类的交易类似,不同的生物之间也能为彼此提供诸多“产品”和“服务”,这是长期演化的结果。

海洋世界中,互利共生的例子随处可见,特别是在多姿多彩的珊瑚礁生态系统中,上面提到的海葵和小丑鱼便是一例。珊瑚礁主要分布在热带和亚热带的浅海区,依赖温暖、透明度高的海水才能生长。海流虽然能为珊瑚礁提供氧气和营养物质,但总体而言,热带浅水海区的营养盐水平是相当贫瘠的。珊瑚礁生态系统之所以能成为“海洋中的热带雨林”,拥有丰富多样的生物种类,最重要的因素便是底层微生物和充足的阳光。这其中,扮演着最重要角色的便是今天要讲到的主角——虫黄藻。

虫黄藻的发现

在讲述珊瑚与虫黄藻的故事之前,我们先来了解一下虫黄藻是如何被发现的。1881年,科学家勃兰特(Brandt)发现在不同的放射虫、水螅和海葵中共生着一种单细胞藻类,而且大多数呈黄色,因此他建议将其称为“虫黄藻”。一开始,科学家将与旋涡虫和黄侧花海葵共生的硅藻和甲藻都称为虫黄藻,后来,与钵水母、海葵、珊瑚、水螅甚至砗磲外套膜里共生的单细胞藻类都被统称为虫黄藻。

20世纪40年代,日本人川口四郎提出与石珊瑚共生的单细胞藻类是一种裸甲藻。之后,科学家相继在钵水母、黄侧花海葵和另一种海葵中分离出了相同的裸甲藻,并将其命名为小亚德里亚共生藻(Symbiodinium microadriatium)。20世纪80年代以来,无论是对藻类的生物化学、形态学或行为学研究,还是染色体组型、DNA杂交和DNA序列组成的研究都表明,虫黄藻并不是单一的物种,而是包括了许多物种。

与造礁石珊瑚共生的虫黄藻大多数是裸甲藻目共生藻属种类。利用分子生物学工具,还可以将共生藻属再分为9个主要的系群。虫黄藻可以在海水中自由生活,也可以在多种生物体内存在,形成了互利共生的关系。从有孔虫到石珊瑚,从水母、海葵、软体动物,到涡虫、海绵的体内,都可以见到虫黄藻的身影。这种共生关系可以直接由宿主亲代传递给子代,但更多的是宿主从周围环境中获得虫黄藻而形成。

可以说,石珊瑚与虫黄藻之间的共生关系是珊瑚礁生态系统的基础。过去几十年来,人类活动和气候变化给珊瑚礁带来了严重的威胁。了解珊瑚与虫黄藻的共生机制,或许将帮助我们找到阻止珊瑚礁生态系统崩溃的方法。

多彩的珊瑚

第一次见到珊瑚礁的人,往往惊艳于珊瑚的绚丽色彩和复杂形态;但是你在博物馆里经常只能看到苍白的石灰质骨骼标本。海水中那“一棵棵”珊瑚,有的呈树枝状、有的如同平桌、有的形似圆球,实际上是由无数珊瑚虫组成的群体。在珊瑚虫体内,又生活着数量众多的虫黄藻。珊瑚虫在利用带刺细胞的触手捕食浮游动物的同时,还能依靠虫黄藻的光合作用获取能量。

珊瑚虫体内含有荧光色素和非荧光色素,前者最具代表性的便是绿色荧光蛋白,能够将有害的紫外线转化为绿光。夜间用紫色灯照射含有绿色荧光蛋白的珊瑚时,你会看到绿色荧光,就是这个原理。非荧光色素则能够反射一部分强光,从而保护珊瑚虫自身。虫黄藻一般呈褐色、黄绿色或茶色。有时如果光线不足,珊瑚体内的虫黄藻密度会相应增加,以增加光合作用效率,从而使颜色逐渐加深,盖过了珊瑚虫本身的色素。

珊瑚呈现出的多彩颜色,便是自身荧光与虫黄藻颜色共同作用的结果。一些珊瑚也会由于含有某种色素、矿物而呈现出特别的色彩,比如红珊瑚。在虫黄藻色素的衬托下,珊瑚外观会变得更加丰富和迷人。

在热带海区强烈的阳光下,珊瑚的荧光色素还具有防晒的功能,能保护珊瑚虫和虫黄藻免受损伤。科学家还在一些较深水层(如30~100米之间的中光度水层)中发现了能发出较强荧光的珊瑚。考虑到这一深度通常光线微弱,因此研究者推测,它们的荧光色素可能并不是用于防晒,而是能为其体内的虫黄藻带来更多的光线,促进光合作用。

如何“在一起”

珊瑚可以通过吞噬作用来“撷取”周围海水中的虫黄藻。一开始,被吞噬的虫黄藻先在珊瑚虫细胞内形成吞噬小体,再经过一系列过程形成稳定的共生体。

虫黄藻进入珊瑚内胚层细胞后,会被共生膜包裹住。共生膜具有运输各种物质进出细胞的功能,还能进行细胞间信息的传递。借助共生膜,虫黄藻便能获得珊瑚提供的二氧化碳以及含氮、磷等元素的代谢产物,作为光合作用的原料。反过来,珊瑚细胞也能通过共生膜来获得虫黄藻制造的糖类、脂质等光合作用产物。因此,对共生膜的分子组成和功能分析是研究共生机制的重要部分。

科学家还发现一个有趣的现象,那就是虫黄藻鞭毛的变化。虫黄藻属于甲藻,而甲藻又被称为双鞭毛藻。在水中自由活动时,虫黄藻通常有两条能帮助游动的鞭毛,但是当它经过吞噬作用进入珊瑚内胚层细胞后,鞭毛就消失不见了。此时的虫黄藻变成卵圆形且无法移动,在珊瑚虫体内“定居”下来。不过,如果虫黄藻离开宿主珊瑚,鞭毛还会再长出来,又变成典型的“双鞭毛藻”。

共生的学问

进入珊瑚虫体内之后,虫黄藻不仅外形会发生巨大的变化,而且其细胞分裂也受到宿主的调控。共生状态时,虫黄藻被共生膜包裹着,只有5%的个体能够进行细胞分裂,而非共生条件下的虫黄藻个体有50%能进行细胞分裂。由此可以看出,宿主珊瑚能控制体内虫黄藻的生长速率,并且通过排出正在分裂的细胞,来达到控制虫黄藻数量的目的。

珊瑚甚至还能调节藻细胞内的钙调蛋白(一种能与钙离子结合的蛋白质,普遍存在于真核生物细胞中)信号,来控制自身组织中固定碳的释放,通过这种限制营养物质供给的方法控制虫黄藻的数量。在更大的时间尺度上,珊瑚似乎还能在较冷的季节里减少虫黄藻的数量,主要依赖异养的摄食方式;而在温暖时期,它们又会促进虫黄藻数量的增加。

共生关系并不是两个合作者简单的相加,而是会带来新的代谢模式,从而提高双方的生存竞争力。因此,我们应该用整体的眼光来观察共生关系。作为一个整体,珊瑚与虫黄藻之间无论是在新陈代谢、组织结构,还是在酶的活性上,都需要进行一定的修正和调和,从而确保双方获得最佳的生存策略。

珊瑚提供了光合作用所需的无机碳、无机氮和磷酸等原料,而虫黄藻反过来将90%以上的光合作用产物分享给珊瑚,形成非常“甜蜜”的依存关系。此外,珊瑚还会分泌有机黏液,将有机物质分享给珊瑚礁生态系统中的其他成员,许多微生物、无脊椎动物,甚至一些鱼类都会以这些黏液为食。

在虫黄藻进行光合作用的同时,宿主珊瑚需要应对葡萄糖浓度、酸碱度和氧气浓度的显著变化。下午,珊瑚虫体内的气体饱和度可达250%,到了晚上则降到5%以下,珊瑚虫抵抗高氧浓度的策略之一是增加超氧化物歧化酶的活性。虫黄藻的存在还能使宿主的碳酸酐酶活性增加达29倍,并促进特异性膜运输蛋白的表达,从而为共生体提供各种离子。

为了维持良好的共生关系,珊瑚需要生活在清澈的浅水区,但这会面临强烈的阳光辐射。为了防止“晒伤”,虫黄藻会产生能吸收紫外线的化合物类菌孢素氨基酸。

虫黄藻也有“眼睛”

珊瑚礁的色彩来源于珊瑚虫体内的虫黄藻,一项研究显示,虫黄藻还有类似视觉的能力。虫黄藻会排出神秘的晶体状沉积物,其主要成分为尿酸。在昆虫和动物眼睛里的光反射结构中,尿酸是常见的物质。

之前科学家将这种物质误认为是草酸钙,即一种常见于植物体内的物质。在实验中,虫黄藻的晶体丛能强烈地反射光线,表明这可能是一个“具有真正功能的眼睛”。虫黄藻每个藻体内都含有一个光受体分子,可形成所谓的“眼点”结构。在低等生物,如水母和其他藻类中,眼点是一些对光敏感的斑块,具有感知周围环境的功能。

其他种类的甲藻具有4种不同类型的眼点,而虫黄藻的眼点与之都不相同。考虑到与珊瑚共生关系的重要性,虫黄藻可能正是利用眼点来寻找最佳的宿主。反过来,幼年珊瑚虫可能利用某种未知的“吸引机制”来诱导虫黄藻前来定居。

更有意思的是,虫黄藻只有在寻找定居的珊瑚礁时才具有眼点。一旦进入宿主体内,这些单细胞有机体就失去了感光能力。相比之下,在砗磲体内生活的共生藻还一直保留着眼点的结构。科学家推测,这可能是因为砗磲体内的藻类“希望”逃离砗磲的控制,后者“蓄养”这些藻类,并且每天晚上都要吃掉一些。

共生关系的崩溃

当我们肉眼看到珊瑚白化时,珊瑚体内的虫黄藻密度实际已经减少了70%~90%。白化意味着珊瑚得了重病,但还没有死亡。如果白化的时间过长,珊瑚的死亡便不可避免,最终只留下苍白的碳酸钙骨骼。

近一个多世纪以来,人类社会的工业发展燃烧了大量的化石燃料,使地球大气中二氧化碳的浓度不断上升,引发了全球变暖现象,海水温度也呈上升趋势。此外,过高的二氧化碳含量也会导致海水酸化的发生。这些环境变化加上日益严重的海洋污染问题,都可能导致珊瑚面临死亡威胁,许多地方的珊瑚已经出现白化现象,一些珊瑚礁生态系统面临崩溃。

珊瑚白化过程中共生体细胞间的活动非常复杂,目前的研究也非常有限。我们大致可以将白化的过程分为三个阶段:首先是活性氧类的产生;其次是细胞间的信号引发珊瑚白化;最后是虫黄藻离开珊瑚——通过胞吐作用或宿主细胞的分离,以及宿主细胞的凋亡。一些宿主细胞可能会由于抗凋亡蛋白的激活而幸存下来,未来还有重新长出珊瑚组织的机会。

科学家在实验室中证实了许多能导致珊瑚白化的因素,包括极端温度(过冷或过热)、强光照射、长时间黑暗、重金属和病原菌等。有一个假说认为,珊瑚白化实质上是宿主的一种免疫反应。对宿主珊瑚来说,虫黄藻原本是外来的入侵物质,但通过某种机制避开了珊瑚的免疫系统,从而在其体内定居。当虫黄藻受损伤时,会释放活性氧化物和氮化物,从而引发珊瑚的免疫反应,将虫黄藻驱逐出去。不过,这一假说尚未得到证实,究竟是珊瑚驱逐虫黄藻,还是虫黄藻发现环境条件不利生存而主动离开,依然是一个谜。

发表于2016第3期《大自然》

为什么虎鲸不应该圈养?

纪录片《黑鲸》(Blackfish)中的野生虎鲸纪录片《黑鲸》(Blackfish)中的野生虎鲸
虎鲸跃出海面虎鲸跃出海面

  把虎鲸养在水族馆里其实是在剥夺它们生命中许多关键的东西,在某些情况下,圈养虎鲸甚至会对人类造成危险。那么,是不是应该马上停止圈养虎鲸呢?

  过去几年来,我们不断听到有关圈养虎鲸罹患严重健康问题的报道,有些报道还提到,虎鲸攻击甚至杀死了它们的训练师。许多故事都会提到一只名为“提里库姆”(Tilikum)的雄性虎鲸,它生活在美国佛罗里达州奥兰多海洋世界里,在圈养期间已经导致三人丧生。

  奥兰多海洋世界声称,提里库姆的健康状况似乎正在恶化,很可能是因为肺部感染了细菌。针对这一事件,保育组织再一次呼吁结束圈养虎鲸以及其他大型海洋哺乳动物的活动。他们是对的吗?

  圈养虎鲸一直是颇具争议的话题,2010年的一个事件将这一问题推到了聚光灯下。在一大群游客面前,提里库姆将它的训练师唐·布兰乔(Dawn Brancheau)拖到水下,然后杀死了她。此前它曾连同另外两只虎鲸,在1991年溺死了一名训练师。1999年,它还溺死了一个闯入海洋公园的人。

虎鲸能游动很长距离虎鲸能游动很长距离
虎鲸能组成联系紧密的群体虎鲸能组成联系紧密的群体

  2010年的杀人事件一开始是世界各地媒体头条报道的新闻,许多人呼吁要将提里库姆扑杀。但另一些人,特别是海洋哺乳动物学家,不仅对提里库姆抱同情态度,而且对圈养它的人提出了批评。2013年的纪录片《黑鲸》(Blackfish)旗帜鲜明地指出,它的暴力行为是充满压力的圈养条件直接导致的。

  与这种观点一致,数十年来的观察显示,虎鲸天性中并没有针对人类的暴力倾向。目前还没有野生虎鲸杀死人类的记录。“在圈养条件下,我们人为地强迫它们与人类亲近,因此虎鲸偶尔会做出出格的行为并杀人,”海洋哺乳动物学家娜奥米·罗丝(Naomi Rose)说,“它们太大了,不适合圈养。”罗丝目前在总部位于华盛顿特区的动物福利协会(Animal Welfare Institute)任职。

  虎鲸(学名:Orcinus orca)又被称为杀人鲸,其实是一种海豚。捕获虎鲸进行圈养的活动开始于20世纪60年代。未成年的虎鲸在捕获后被送到水族馆里,接受各种训练,表演节目以取悦人类。根据慈善组织“鲸类与海豚保育”(Whale and Dolphin Conservation)的统计,从1961年至今,至少有150只虎鲸被人工圈养。奥兰多海洋世界已经有35年没有捕捉野生虎鲸,而是自己在圈养条件下进行繁殖。但是在世界其他地方,仍然有许多虎鲸被捕捉:俄罗斯从2002年至今已经捕捉了14只虎鲸。

  根据“为动物而改变”基金会(Change for Animals Foundation)的统计,目前处于圈养状态的虎鲸数量为56只,而包括虎鲸在内的圈养海豚一共有2000只。显然,圈养条件下的生活与虎鲸的自然世界相去甚远。许多研究者认为,圈养根本无法满足虎鲸的主要需求。

虎鲸又被称为杀人鲸虎鲸又被称为杀人鲸
一头虎鲸正在捕食南海狮一头虎鲸正在捕食南海狮

  首先,虎鲸具有广阔的自然栖息地——海洋。“这些动物的活动范围是以数十公里来计算的。任何水族馆都很难复制出这样的环境,”“海洋倡议”组织(Oceans Initiative,总部位于西雅图)的保育生物学家罗布·威廉姆斯(Rob Williams)说道。

  许多虎鲸一天能游100公里的距离。我们不是很确定它们在某一年里的游动距离,但科学家正开始进行追踪。有研究团队曾经对一群虎鲸进行标记,发现它们经常从南极半岛一路游到巴西海域,再折返游回去。在某个时刻,它们不停歇地游了42天,经过的距离达到9400公里。

  很显然,体型较大的动物需要匹配面积广阔的栖息地。另一方面,虎鲸的社会性乍看之下就没有那么明显。所有的鲸类和海豚都具有高度社会性,但虎鲸走得更远。“它们是地球上最具有社会性的哺乳动物,包括人类在内,”威廉姆斯说道。

  这是因为,虎鲸的生活单元包含了多个世代,它们几乎一生都生活在一起。尤其特别的是,雄性虎鲸永远不会离开它的母亲。它会离开群体去交配,之后又会再回来。根据目前的观察,虎鲸是唯一具有这种行为的哺乳动物。而且,每个虎鲸家庭都具有独特的叫声。换句话说,它们具有某种文化,能从这一代传递给下一代。虎鲸群体的文化层次之深令人惊奇。

  虎鲸独特的生活单元被称为生态型,每一个生态型都具有不同的习性。与各自不同的“语言”类似,不同的生态型捕猎的猎物也不相同。有的群体捕食一种特定的鲑鱼,有的捕食海豹,有的则偶尔捕食座头鲸的幼崽。

圈养条件下的母虎鲸及其幼崽圈养条件下的母虎鲸及其幼崽
奥兰多海洋世界里的圈养虎鲸奥兰多海洋世界里的圈养虎鲸

  据罗丝介绍,目前已知存在10种生态型,而自然界中可能有更多的生态型有待发现。“它们通常不会与其他生态型交配。我们不知道是否偶尔会出现罗密欧和朱丽叶那样的浪漫故事,但从遗传学的角度来看,它们的差别非常大。”

  生态型可能还会随时间推移而变得更加不同。“当一只动物出现特异性变化,(自然)选择就开始作用于这种特化,”英国圣安德鲁斯大学的卢克·伦德尔说道。在2010年的一项研究中,科学家对数个虎鲸基因组进行了分析,宣称有3个虎鲸生态型已经足够独特,可以视为3个独立物种。尽管其他研究者尚未认同这一观点,但他们的研究的确表明了虎鲸生态型之间的巨大差异。

  在圈养条件下,虎鲸所属的生态型并不会一直作为值得考虑的问题。在人工喂养时,它们不能依照演化出来的偏好获得食物,也不能与同一个生态型的同类交配。“这就是圈养带来的另一个问题,你将它们在文化上认知的生态型要素拿走,反过来却没有任何东西能给予它们,”罗丝说道。

  野外环境中,不同的生态型不会彼此联系,因此当它们被迫生活在一起时可能就会产生问题。1989年,在加利福尼亚州圣地亚哥市的海洋世界中,正在进行一场表演。一只占优势地位、名为Kandu的雌性虎鲸撞向群体中较新的成员,一只名为“Corky”的虎鲸。Kandu撕开了后者的一条动脉,使其流血过多而死。

  “在野外环境中从未观察到这种程度的侵略性,”罗丝说,“这两只虎鲸来自不同的海洋。它们在野外环境中永远不会碰面。”

  伦德尔称,丰富多样的生态型是任何想要圈养虎鲸的人面临的最大挑战,“总体而言,这个问题相当棘手……考虑到我们对它们在野外环境中所展示的行为多样性。圈养无法实现这些,就是不能。我们没有这样的设施。”

  虽然如此,圈养虎鲸及其他大型鲸类的机构还是给出了若干为什么他们应该被允许继续存在的理由。

  海洋世界等机构宣称,圈养海豚有助于科学家和公众更多地了解它们——以某些在野外无法实现的方式。有一家海洋世界在声明中说:“我们为研究者提供了独一无二的便利条件,动物经过训练,可以与人合作。研究者可以在很长一段时期内,每天对这些个体进行观察。”

  但是,犹他州Kimmela动物权利中心的神经学家洛丽·马里诺(Lori Marino)表示,虎鲸在圈养条件下的行为与在野外时是不同的,因此它们无法在主题公园的设置下健康生活。“虎鲸生命中所有重要的东西都被拿走了。”

  在圈养环境下,这些问题的表现便是与压力有关的刻板行为。马里诺称,这些行为除了刺激虎鲸的感官外,没有实际的目的。“它们会重复摩擦水族缸,有些个体的牙齿甚至磨损到了牙髓……这会带来疼痛,而且牙齿也必须每天清洁,以避免感染。对这些动物来说,这变成了一种周而复始的伤害。”

  还有观点认为,圈养鲸类会促进公众对它们保育需求的关注。然而,威廉姆斯争辩称,公开的虎鲸表演显然是把娱乐摆在第一位,“我没有任何证据能够说明,人们会带着更好的环境理念回家。”

  目前有证据显示,圈养虎鲸的寿命没有野外同类长,生存率也较低。根据美国国家海洋与大气管理局(NOAA)的信息,野生雄性虎鲸通常能活到约30岁,最多时可达50岁或60岁;野生雌性虎鲸通常能活到50岁,最多时能达到100岁。

  一家海洋世界的网页上显示了更低的数值。他们宣称,野生雄性和雌性虎鲸的平均寿命分别是17岁和29岁。这些数字把那些可能在头6个月死亡的个体算了进去。“如果一只杀人鲸活过了前6个月,那雌性的预期寿命将在46岁到50岁之间,雄性则是30岁到38岁。”

  发表于2015年的一项研究提供了圈养虎鲸比野生虎鲸寿命更短的证据。研究团队对201只虎鲸的数据进行了分析,发现它们的寿命中位数只有6.1岁,其中圈养在美国机构里的个体寿命中位数为12岁。论文作者总结称,“圈养虎鲸中,存活至里程碑寿命的数量明显比野生的虎鲸少得多。”

虎鲸的体色由对比分明的黑白两色组成虎鲸的体色由对比分明的黑白两色组成
虎鲸Keiko曾经出演过电影《威鲸闯天关》(Free Willy)虎鲸Keiko曾经出演过电影《威鲸闯天关》(Free Willy)
虎鲸跃出水面虎鲸跃出水面

  解决的方法是什么?

  在数年的负面报道之后,2015年11月,美国加州圣地亚哥市的一家海洋世界(拥有11只虎鲸)宣布,将开始“逐步减少”马戏团式演出的数量。取而代之的是更加关注虎鲸“自然环境”的表演。

  当时,“鲸类与海豚保育”组织的克里斯·巴特勒-斯特劳德(Chris Butler-Stroud)在接受访问时指出,他担心海洋世界只是“重新包装”了表演节目,以修补他们的公众形象。“他们谈论自然的设置,但我们依然在谈混凝土水族缸,”巴特勒-斯特劳德说,“人们关心这些生物,但他们并不一定要在水族缸里欣赏它们……他们不想再看到这些生命为了娱乐我们而跃出水面。”

  无独有偶,马里诺也认为这项声明只是“烟幕弹”,因为这些虎鲸的生活依然是高度人工化的。“即使真的有为这些动物做一些事情的诚挚愿望,为了使它们能获得更好的福利,那它们应该放到救护所里,那里首先考虑的不是门票或娱乐,而是它们的福利。”

  有些人会认为,最简单的方法应该是把圈养的鲸豚放回大海。但是在实践中,这种方法存在着不小的困难。1993年的电影《威鲸闯天关》(Free Willy)讲述了一个男孩试图解救一只圈养虎鲸的故事。这只虎鲸由一只名为“Keiko”的雄性圈养虎鲸“扮演”。

  Keiko后来被放回了野外,但它并没有融入到虎鲸社会中。研究人员在2009年的一次放归评估中指出:“Keiko的放归野外并不成功,尽管在身体上没有约束,而且来去自由,但它还是经常回到它的管理员那里,寻求食物和陪伴。”

  Keiko最终在放归一年之后死于肺炎。不过,这个故事并不意味着放归就完全行不通。

  2002年,一只名为“斯普林格”(Springer)的雌性虎鲸被发现孤零零在海上活动,为了保护它,研究者将其捕获并进行圈养。它被养在一个海上围栏里,喂食它惯常捕食的野生鲑鱼。几个月之后,它被成功释放回原来的家族中。2013年,研究者甚至观察到它带着自己的幼崽。

  伦德尔称,“斯普林格”的放归之所以如此成功,不仅因为它只圈养了很短时间,而且因为“它能够被重新引入一个合适的社会背景中。Keiko就不是这样。”在斯普林格的故事启发下,目前已经有人在尝试建造海上围栏庇护所,为那些大部分或者一生都在圈养环境中生活的虎鲸提供帮助。当然,这一切还需要时间。

  “关键在于,无论怎么来做,都必须做得合理,”马里诺说,“你不能在一个海湾里扔条绳子,然后就把动物放到里面。这需要时间,也需要大量专业知识。”

  对于那些大部分生命在水族缸里度过的虎鲸,还存在一些不可忽视的限制因素。无论它们是一出生下来就被圈养,还是在很小的时候就接受训练,这些虎鲸都无法像野外同类那样生活了。“它们无法以与生俱来的那些自然方式来行事,”罗丝说道。(任天)

原文链接:http://www.bbc.com/earth/story/20160310-why-killer-whales-should-not-be-kept-in-captivity

有关七鳃鳗

包括人类在内的脊椎动物,都是从类似七鳃鳗的原始鱼类演化而来。七鳃鳗没有上下颌,大部分种类以吸食其他鱼类的血液为生,它们可能还害死了一位国王。图为泼氏七鳃鳗(学名:Lampetra planeri)的幼鱼。

七鳃鳗(学名:Lampetra fluviatilis)的圆形口盘

英格兰国王亨利一世据称非常喜欢吃七鳃鳗

海七鳃鳗(学名:Petromyzon marinus)

雄性和雌性七鳃鳗正准备交配

幼年的泼氏七鳃鳗

吸食金鮻(学名:Liza aurata)血液的海七鳃鳗

聚集在溪流底部的泼氏七鳃鳗

泼氏七鳃鳗

 

古老七鳃鳗并不可怕:携带人类最初起源线索

    包括人类在内的脊椎动物,都是从类似七鳃鳗的原始鱼类演化而来。七鳃鳗没有上下颌,大部分种类以吸食其他鱼类的血液为生,它们可能还害死了一位国王。

  在“性手枪”乐队(Sex Pistols)高喊“无政府主义在英国”之前约840年(1135年),这个国家的一位大块头人物遇到了真正的麻烦。一场王室继承危机引发了接下来将近20年的内战,在英格兰和诺曼底——当时受英国王室统治——也同时爆发了叛乱。不过,引发这些动乱的不是被剥夺公民权的年轻人,而是一盘鱼。

  据记载,英格兰国王亨利一世没有死于战场,也不是平静地死于自然原因,而是因贪食七鳃鳗而死。在他去世之后,许多人开始为争夺权力展开战争。然而,根据英国杜伦大学历史学家贾尔斯·加斯珀(Giles Gasper)的研究,这个故事几乎可以肯定是伪造的。在有关亨利一世死亡原因的记载中,唯一提到七鳃鳗的是一位12世纪的历史学家,而他对这位国王毫无好感。无论如何,多年以来许多人已经从这个故事中了解到,过于贪食七鳃鳗是很危险的。

  亨利一世的故事显然没有吓退后来的许多国王。在他的后继者中,仍然有许多七鳃鳗的忠实爱好者,而七鳃鳗在千百年来也一直被视为一种王室食物。这在今天听起来或许有些不可思议,特别是考虑到它们令人恐惧的外形,可能世界很多地方的人们都会敬而远之。

  另一个令人感觉意外的是,科学家对七鳃鳗也有着很高的评价。生态学家称,七鳃鳗能保持河流的健康。医学研究者认为七鳃鳗具有一种神奇的自愈能力,即使它们受到了严重的神经损伤,这种能力或许能帮助人类治疗脊柱伤病。

  最后,演化生物学家发现,七鳃鳗在生命历史中扮演着关键角色。它们是动物界中最早出现的脊索动物类群之一,因此在它们身上携带着有关人类最初起源的重要线索。七鳃鳗的外形有点像鳗鱼。它们的身体细长、柔软,眼睛、嘴巴和鳃在身体一端,尾巴在另一端。

  不过,正是失去的东西才使它们变得与众不同。与其他一些原始鱼类一样,七鳃鳗没有硬骨:它们的骨骼是软骨。它们也缺少一些重要的鳍,包括一对胸鳍和一对腹鳍,而在其他鱼类身上,正是胸鳍和腹鳍演化成了陆地动物的四肢。

  最引人注目的是,七鳃鳗没有上、下颌。它们的嘴巴是一个一直张开的口盘,布满了令人恐惧的牙齿。许多种类的七鳃鳗会咬住其他鱼类的身体,刮掉鳞片和皮肤,吸食它们的血液。“当你看到七鳃鳗的图片时,往往会看到一个扁平的、布满牙齿的口盘,”美国密歇根州立大学的约翰·休姆(John Hume)说,“有些人会对它们有一种病态的着迷,因为它们是吸血的寄生动物。”

  丝毫不令人惊讶的是,七鳃鳗也拥有了属于自己的恐怖电影——2014年的《血湖》(Blood Lake)。即使是古罗马人,在看到七鳃鳗时也带着一定的恐惧。根据记载,一位名为波尼奥(Vedius Pollio)的演说家曾经养了一大池塘的杀人七鳃鳗,并时不时将奴隶扔到池中。对此约翰·休姆表示,这个故事“很可能就是一派胡言”。

  七鳃鳗确实很容易被人们误解。休姆称,在紧咬住其他动物的时候,很难将它们移开,但它们也很少会导致流血。他说:“有些人认为七鳃鳗长着剃刀般锋利的牙齿,但其实它们没有。”

  七鳃鳗吓人的尖牙其实是朝后的,只用来帮助它们固定在目标表面。真正能刮掉鱼类鳞片的是七鳃鳗的舌头,上面具有细小的锋利角质结构,而这些结构也不足以对人体皮肤产生严重的伤害。七鳃鳗所缺少的特征,特别是上、下颌,使它们在今天的动物界中成为异类。不过,数亿年之前,七鳃鳗的形态才是主流。最早的脊椎动物都没有上、下颌,并且数量繁盛。这些“无颌总纲”(agnathans)的动物现在几乎都已经灭绝,只有七鳃鳗和另一类称为盲鳗的无颌类,为我们提供了研究最早期脊椎动物起源的线索。

  在非常长的时间里,这些原始鱼类的形态一直没什么变化。3.6亿年前的七鳃鳗化石与今天的物种相比,几乎一模一样。不过,这并不意味着七鳃鳗曾经是我们的祖先。七鳃鳗和盲鳗的共同祖先,无论其外形如何,都在更早的时候,或许是5亿年前就与我们的远古祖先分道扬镳了。

  也就是说,在谈论人类的演化历史时,七鳃鳗有点类似今天的黑猩猩。这两种动物都可以告诉我们一些有关祖先的事情,但二者都不在我们的直接演化路线上。不过,我们最初的直接祖先可能与七鳃鳗相当类似,它所具有的一些特征后来发展成了上下颌、四肢和免疫系统等结构。

  即使是中世纪的英国人也认识到:七鳃鳗与众不同。根据12世纪一本关于动物的作品《阿伯丁动物寓言》(Aberdeen Bestiary)的描述,“七鳃鳗……全部是雌性,并且只能通过与蛇交配而怀孕;因此,渔民通过模仿蛇的嘶嘶声来捕捉它们”。这本寓言还警告称,七鳃鳗十分狡猾,很难杀死,“你需要用棍子反复击打它。

  事实上,七鳃鳗的生命灵位于尾部,因此如果只击打头部,就很难杀死它;但如果击打它的尾部,它就会立刻死亡。”亨利一世对七鳃鳗的嗜好证明,渔夫们的努力都是值得的。约翰·休姆称,七鳃鳗的热量很高,并且因为味道上佳而价格不菲,它们所提供的肉量也很高。这一特征使七鳃鳗成为中世纪餐桌上非常有用的一种辅食,因为当时的宗教严格限制食用肉类,而鱼肉除外。“一年中大约有三分之一是斋戒日,”贾斯珀说道。我们不知道亨利一世是怎么吃七鳃鳗的,因为并没有当时的烹饪书留下来。

  不过,稍微晚期的一些食谱显示,典型的中世纪七鳃鳗菜肴可能更合21世纪的口味。七鳃鳗常常与它们自己的血液一起烹煮,并倒入大量的酒。中世纪的厨师有相当充足的理由这么做——或者至少他们认为如此。当时,基于4种体液(humour)的古希腊医学系统依然被奉为真理。

  食物也具有自己的体液,而一道“平衡”的菜肴需要对不同的体液进行搭配,例如,粘液质(属性为湿、寒)的鱼类应该与胆液质(属性为干、热)一起烹调。还有人提出,体液学说刚好可以解释亨利一世的死亡。十分年老的人体液为粘液质,因此在医学上,像亨利一世这么上年纪的人如果再吃湿、寒的食物,将是非常危险的。

  当然,这仅仅是一个说法而已。“体液学说显然是理解中世纪食物的某种方式,从13世纪到14世纪,我们可以找到大量这种证据,”贾斯珀说,“这一说法是否能用来解释亨利一世对七鳃鳗的嗜好,是很难说的。”

  尽管许多人认为,七鳃鳗会给老年人带来危险,但它们仍然是王室最喜欢的食物之一。800年前签署大宪章的约翰国王,在他的臣属无法为王室餐桌提供足够的七鳃鳗时,展现出了标志性的残酷。格洛斯特城正是由于这种所谓的“轻慢”,被课以40马克的罚款,相当于今天的25万英镑。即使是今天的王室也热衷于七鳃鳗。伊丽莎白二世女王就曾收到格洛斯特市赠送的七鳃鳗派,以祝贺她的加冕,后来在二十五周年和五十周年时又各收到一个七鳃鳗派。

  不过,在2012年,也就是伊丽莎白二世加冕60周年时,格洛斯特的河流中七鳃鳗产量减少,为了填满七鳃鳗派,该市不得不从国外进口。休姆认为,英国河流中的七鳃鳗曾经数量众多,如今却难觅踪影,这很可能与工业革命有关。问题并不在于污染物进入这些河流,而是人们在七鳃鳗和它们的产卵地之间建起了越来越多的障碍物。就算一个低矮的河堰,也会阻止七鳃鳗洄游到上游的产卵地。

  英国是三种七鳃鳗的家园,分别是七鳃鳗、泼氏七鳃鳗和海七鳃鳗。这三种七鳃鳗幼年时都在河流的泥沙和淤泥中度过。它们就像海绵一样,滤食水中的食物颗粒。之后,它们会像蝴蝶一样经历变态期。泼氏七鳃鳗不会变成半寄生性的成年个体,它们甚至不会发育出肠道。它们只是交配,然后在变态期之后死去。

  七鳃鳗(学名:Lampetra fluviatilis)会发育成半寄生性的成年,并迁移到近海环境中,以吸食其他鱼类的血液为生。海七鳃鳗也是如此,不过它们游得更远,吸食海洋鱼类的血液,数年之后再返回河流中——几乎就像大麻哈鱼。

  然而,当我们审视七鳃鳗DNA的时候,情况又变得复杂起来。泼氏七鳃鳗和七鳃鳗虽然外形和行为很不一样,但它们在遗传学上几乎一模一样。它们甚至能够杂交。“它们似乎还不足以建立两个‘真正’的物种,”休姆说道。

  休姆最近的研究提供了一个解释。泼氏七鳃鳗和七鳃鳗的基因可能是混合的,但那些与生长速率,或释放特定荷尔蒙有关的关键特征在两个物种中的表达并不相同。这些细微的差别导致了生活史中的显著差别。2015年9月,英国传来了一个关于七鳃鳗的好消息。

  英国环境署的报告称,在消失了几个世纪之后,这种鱼类重新回到了英国河流中。休姆称,事实上七鳃鳗从未真正离开过英国的大部分河流。在某些数十年没有出现过七鳃鳗的河流中,七鳃鳗之所以会重新回归,最关键的因素是河流上安装了一些帮助它们更容易通过障碍物的结构。七鳃鳗回归的新闻显然是个好消息,但北美洲的人们可能会对英国人的欢欣鼓舞感到不解。海七鳃鳗已经在五大湖区达到数量泛滥的地步,成为主要的入侵物种。在当地居民和官方机构的眼中,海七鳃鳗已经成为严重的问题。它们甚至无法安全食用,因为其组织含有高剂量的汞——尽管这并未阻止格洛斯特市从这里进口海七鳃鳗,用于为女王的60周年庆典制作七鳃鳗派。

  但是,即使是在五大湖区,七鳃鳗带来的生态益处也超出了许多人的认知。休姆说:“它们会将湖里的营养物质运输到河流里,并最终提供给无脊椎动物,后者又成为捕猎鱼类如大西洋鲑的食物。它们会在产卵的时候清洁河底砂砾,而它们滤食性的幼鱼还会收集我们排放到河水里的污染物。它们对生态系统的益处太大了。”

  问题在于,七鳃鳗会寄生一些经济上十分重要的鱼类,这在一个捕鱼业价值数十亿美元的地区就成为严重的问题。“它们对经济不利,这就是它们受到控制的原因,”休姆说道。不过,当看到七鳃鳗在医学研究上的作用时,即使是最痛恨七鳃鳗的人可能也会改变看法。

  七鳃鳗以导致一位国王的死亡而闻名,但通过对它们的研究,可以为人类健康带来巨大的好处。七鳃鳗黏液中的蛋白质可以作为一种抗凝血剂,具有扩大血管的作用,可以使它们更容易吸食其他鱼类的血液。

  在医学上,这些特征都非常有用。七鳃鳗还具有处理大量铁质的能力。铁是血液中的关键成分。它们的这一特性将帮助科学家研究治疗血色素沉着病(haemochromatosis)的方法。这种疾病的患者无法控制从食物中吸收的铁量。最后,七鳃鳗还具有非凡的再生能力。一只脊椎完全损伤的七鳃鳗可以恢复到几乎痊愈的地步,这是人类瘫痪患者只能梦想达到的效果。“我们很希望能达到这些动物所具有的能力,”美国纽约范斯坦医学研究所(Feinstein Institute for Medical Research)的奥纳·布卢姆(Ona Bloom)说,“我们的第一步就是了解它们是怎么做到的。”布卢姆称,七鳃鳗是少数几类能重新长出肢体的脊椎动物类群之一,此外还有蝾螈和一些蜥蜴。他说:“这些动物是否都是通过开启某些相同的分子程序来进行再生?一些物种用于促进再生的基因中,是否存在重叠的地方?”

  这些问题的答案或许将为开发哺乳动物(包括人类)的再生技术指明方向。当然,这也可能是一个不切实际的目标。毕竟人类与七鳃鳗已经隔得太远了。

  不过,2013年对海七鳃鳗的基因组测序表明,它们的基因与人类的基因具有许多令人意想不到的相似性。“大量相同的基因家族在七鳃鳗和人类中都存在,”布卢姆说,“其中包含许多保守基因的区域是神经系统。”

  因此,布卢姆对接下来对七鳃鳗再生能力的研究充满希望。它们或许能最终帮助其他动物实现肢体的再生——尽管这可能要等上许多年时间。(任天)

原文链接:http://www.bbc.com/earth/story/20151102-meet-a-lamprey-your-ancestors-looked-just-like-it

造就白色沙滩的珊瑚礁园丁

鹦嘴鱼的食谱主要是海藻,标志性的门牙正是它们取食的工具

 

造就白色沙滩的珊瑚礁园丁

欢迎来到夏威夷!伴着歌舞表演的烤猪大餐令人回味无穷,壮观无比的火山奇景更会让你心灵震撼。当然,永远不要忘了这里最迷人的白色沙滩。不过,你有没有想过,这些沙滩是由谁造就的吗?

答案就是鹦嘴鱼。事实上,正是它们的粪便造就了夏威夷迷人的沙滩。鹦嘴鱼嗜食生长在珊瑚上面的藻类,它们拥有两排融合的、类似鹦鹉喙的牙齿(这也是它们名字的由来),可以将藻类从珊瑚上啃下来。单纯依靠吞食珊瑚礁,一条大型的鹦嘴鱼一年可以排出约800磅(约合360千克)的沙子(某种生活在澳大利亚海域的鹦嘴鱼甚至可以一年排出近1吨的沙子)。

不过,鹦嘴鱼也并非孤军作战。夏威夷海域只有极少的陆源输入,基本上所有的沙子都是来自生物作用。换句话说,你脚底下的沙子差不多都曾经在海洋动物的肚子里走过一遭,可能是鹦嘴鱼,也可能是海胆或沙蚕。

鹦嘴鱼的颜色漂亮得令人难以置信

鹦嘴鱼的啃食活动还有着更重要的意义。藻类是珊瑚礁生态系统的一大威胁,不仅会使珊瑚虫窒息,也会争夺宝贵的阳光。鹦嘴鱼在控制海藻数量的过程中扮演着重要角色,但有时也做得有点过头。例如,有些种类的鹦嘴鱼已经不满足于珊瑚表面的藻类,它们甚至会再啃几毫米,以吃到渗透进珊瑚内部的藻类。不过,总体而言,鹦嘴鱼还是可以称得上是珊瑚礁里最称职而且是不可或缺的园丁。

不知道各位小时候有没有吃过粉笔,味道是怎样的呢?和粉笔一样,珊瑚主要也是由碳酸钙组成。当碳酸钙与酸混合的时候,会产生二氧化碳。因此当你吃下粉笔之后,粉笔中的碳酸钙会与胃酸反应,滋滋滋地产生出大量气体。

那么,鹦嘴鱼吃了这么多碳酸钙,怎么没有被二氧化碳撑着呢?事实上,它们天赋异禀——并没有胃。它们只是将藻类和碳酸钙一齐啃下来,然后用咽颌上的牙齿磨碎(咽颌位于咽喉部,由鳃弓演化而来,目前大约有3万种已知的鱼类具有咽颌,其中最知名的是鳗鲡目的鯙科鱼类——包括珊瑚礁常见的裸胸鳝等——其咽颌可以相当自由地活动,类似电影里的异形女王)。之后,鹦嘴鱼的消化系统会吸收藻类中的营养物质,同时将碳酸钙——此时已成为细白的沙子——排出体外。

建造沙滩显然是一份很辛苦的工作,也难怪鹦嘴鱼那么喜欢睡觉,而且睡得很沉(开个玩笑,实际上科学家并不确切知晓鹦嘴鱼如此嗜睡的原因)。由于不容易醒来,鹦嘴鱼很容易成为渔民捕捉的对象。你可以潜到水下,用灯光照着它们,但它们还会继续大睡。即使是那些被捉上来的鹦嘴鱼,你把它们放到黑色袋子里,它们又会重新睡过去。

不过,较为年轻、体型较小的鹦嘴鱼对于危险更加敏感,并且有聪明的防御技巧。它们会躲在珊瑚礁的缝隙或暗礁之下,分泌出大量黏液,给自己盖上一个透明的半固体“睡袋”,就像躲在一个装满水的大气泡中。科学家推测,这种黏液“睡袋”可能起到了隔绝气味的作用,或许还能探测到正在靠近的掠食者。在早晨醒来的时候,鹦嘴鱼还会把“睡袋”作为早餐吃下去,回收再利用。

一条躲在黏液“睡袋”中的鹦嘴鱼

对于那些较大的鹦嘴鱼来说,嗜睡的本性使它们成为镖鱼者在夜间捕鱼时的轻松目标。尽管偶尔失去一条鹦嘴鱼似乎并不是件大事,但考虑到鹦嘴鱼的群体生活方式,这样的捕猎实际上已经对它们造成了严重威胁。

大部分鹦嘴鱼种类具有性别转换的现象。刚出生的鹦嘴鱼都是雌性,并组成鱼群。在它们成熟之后,最大的雌性鹦嘴鱼会转为雄性,从而统领整个鱼群。这条雄鱼开始管理领地,驱逐其他雄性,并将单调的体色变得十分艳丽,就像在上面的图片中所看到的一样。

不过,这种体色转变并不是每次都会出现。有些雄性会选择放弃漂亮的外表,转而采取一种更加狡黠的策略:假装还是雌性。因此到了产卵的时候,它们就有机可乘。当雄鱼和雌鱼排出精子和卵子——或者在领地内,或者聚集在某个产卵地——的时候,这些伪装的雄鱼也会参与其中(澳大利亚的伞膜乌贼Sepia apama也会这一套把戏,雄乌贼会模仿雌性的行为和花纹,慢慢接近雌乌贼,等到守卫的雄乌贼出去打架时,再偷偷地与雌性交配)。

鹦嘴鱼是太平洋岛屿居民经常捕食的鱼类,而渔民捕捉最多的便是体型最大的鱼,这也就对一些具有性别转换行为的种类造成了威胁。因为如果种群中的雄鱼被大量捕杀,那种群中大型雌鱼的数量也会随之减少,而这些雌鱼正是产生后代最多的个体。

在世界许多海域,鹦嘴鱼已经被过度捕捞,并引发了多米诺骨牌效应。原本已经在气候变化中苦苦挣扎的珊瑚礁,还必须面对藻类大量生长的威胁。有趣的是,根据科学家的调查,鹦嘴鱼的体型正变得越来越小。通过将最大的个体从基因池中剔除,我们能否对鹦嘴鱼进行人工选择?答案是肯定的。事实上,我们已经在大象身上证明了这一点。具有大型象牙的个体被大量捕杀,阻止了它们的基因传递,使得我们已经越来越少见到历史影像中那么壮观的象牙了。

对于鹦嘴鱼这样奇特的鱼类来说,它们受到的关注比大象少得多。所以,下一次当你走在夏威夷沙滩上的时候,请花点时间,感激一下这些默默在制造沙滩的珊瑚礁园丁吧!

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编译自

Absurd Creature of the Week: This Goofy Fish Poops Out White-Sand Beaches

重口味小鱼,海参的噩梦

海参在咆哮:“慢着!喂!你到底在我后面干嘛?喂!……”

重口味小鱼,海参的噩梦

如果佛教中的轮回之说是真的,那实在很难想象上辈子究竟是做了什么错事,才会在轮回中转世为海参。从本质上说,这些海底生物简直就是移动的消化道,从一端摄取食物,从另一端将残渣排出。

大多数海参种类的呼吸依靠消化道两侧的一对呼吸树进行,而呼吸树的开口位于肛门的泄殖腔中。借助泄殖腔及呼吸树有节奏的收缩和舒张,海水由肛门流入与流出呼吸树,进行气体交换(有些海参,如无足目的海参则主要依靠皮肤进行气体交换)。在海参呼吸的时候,一些不速之客的到来常常成为它们的噩梦。隐鱼(隐鱼科Carapidae),又被称为珍珠鱼,具有独特的生存技巧:它们会钻入海参的肛门,以海参的内脏为食。有时候,两条钻入海参体腔的隐鱼还会在里面进行交配。

隐鱼的种类有很多,它们入侵的对象并不仅限于海参,海星也常常成为隐鱼袭击的目标。它们之所以被称为珍珠鱼(pearlfish),是因为曾有人在牡蛎的壳内发现了死掉的隐鱼,已经完全被珠母层包裹。

这种怪异的行为或许是海洋中的“房屋危机”所导致。在许多海底区域,要找到庇护场所并不容易,特别是在那些礁石稀少的地方。对隐鱼而言,海参就是一个绝佳的移动住宅。只要它们乐意,随时都可以住进去;觉得住着不爽,也可以出去再找一只海参。

图标字母的顺序显示了海参“不适”程度的增加

根据比利时烈日大学生物学家埃里克·帕蒙蒂埃(Eric Parmentier)的研究,隐鱼可能是通过嗅觉来寻找海参。找到之后,它们利用侧线感知海参肛门处呼吸树产生的水流,从而找到正确的一端钻入海参体内。

“我们观察到了两种进入的策略,”帕蒙蒂埃说,“一是利用尾部的猛烈摆动,快速推进,头部先钻入海参体内;二是先把头置于海参的泄殖腔处,然后把纤细的尾部与侧线的位置持平,向前移动,”之后再慢慢地向后退进海参体内。

“这第二种策略的原因,”帕蒙蒂埃说,“在于海参已经感觉到了隐鱼的存在,作为回应,它会关闭肛门。但海参又必须进行呼吸,需要扩大肛门才能使水流进来。隐鱼堵住了泄殖腔,因此海参需要不断扩大肛门的宽度。”

一旦钻入海参的体内,不同的隐鱼有不同的行事方法,但一般可分为两种:一种是共生关系,隐鱼就是纯粹地以海参的体腔为家,既不提供帮助,也不会加害对方;另一种则类似寄生关系,隐鱼会吃掉海参的内脏。不过,海参也是身怀绝技的,它们可以再生出被吃掉的内脏——这一技能也是海参在遇到敌害时经常用到的。

海参最为人所知的特点莫过于能吐出内脏。当面对掠食者威胁的时候,海参会将内脏抛向对方。不管掠食者是螃蟹还是鱼,当这一大坨内脏从海参身体里喷出来时,它们首先会吓一跳,注意力也因此被分散。

小小的隐鱼是海参的噩梦

有趣的是,隐鱼并不会引发海参做出这种反应,其中的原因尚不清楚。当然,隐鱼也从海参吐出内脏的行为中获得了好处。毕竟它们以海参的体腔为家,自己的性命全赖于海参自身的防御能力。从生物演化的角度看,二者的这种关系十分微妙。

“是否可以将此看作自然选择的结果,选择一个具备防御系统的寄主,可以将被捕食的风险降到最低?”帕蒙蒂埃在2005年的一篇论文中如此问道。

一些海参种类甚至具有比抛出内脏更加激烈的防御手段。它们具有数以百计的居维氏管(Cuvierian tubules)——长在呼吸树基部,能从泄殖腔排出,具有毒性和强力的黏性,可以粘在掠食者身上使其无法移动(帛琉的原住民常刻意挤压海参,使其排出居维氏管,然后将之粘在赤脚上,再粘上沙子,就成了能在锐利的珊瑚礁上行走的沙滩鞋!)。在钻入海参体内的时候,隐鱼不仅不会触发这种防御行为,而且似乎对海参的毒素免疫。帕蒙蒂埃称,这可能要归功于隐鱼身上非同寻常的黏液层。

一些海参的肛门上还长有牙齿,这能否帮助它们免遭隐鱼的伤害?

除了隐鱼之外,螃蟹、蛤蜊等动物有时也会钻到海参体内,以其体腔为家(可怜的海参……)。不过,海参可能并不甘心就此屈服,一些种类就产生了疑似保护“门户”的特征。“这一部分还没有确切的证据能够证实。在一些海参的肛门周围,长有某种棘刺,称为‘肛门齿’,”海洋生物学家克里斯托弗·马赫(Christopher Mah)说,“这些肛门齿是否就是有效的防御机制,是否能将鱼类和螃蟹等挡在门外?或者它们就是长在那里,而我们只是假设其具有某种防御功能,一切都还没有确切的答案。”

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Absurd Creature of the Week: This Fish Swims Up a Sea Cucumber’s Butt and Eats Its Gonads

能吸起300倍自身体重的鱼

喉盘鱼能吸起300倍于自身重量的物体。实际上,图中这条鱼已经死了……

 

能吸起300倍自身体重的鱼

丹·古德曼(Dan Goodman)一直自称“蜘蛛丹”(SpiderDan,源自蜘蛛侠Spider-Man),从三十多年前开始,他就在寻找一种能用于攀登西尔斯大楼(Sears Tower,现已改名为威利斯大厦,Willis Tower)的吸盘。这座大楼有110层,高442.3米,位于美国芝加哥。1981年5月25日,丹·古德曼终于穿上了特制的“蜘蛛侠”套装——采用了装玻璃工人用于运送玻璃的吸盘——并用时七个半小时,成功爬上了西尔斯大楼。当然,执法人员在楼顶上拘捕了他。由于大楼方面为他求情,最终他只被罚款了35美元就无罪释放了。

“蜘蛛丹”的攀登令人惊叹,但自然界中有更加不可思议的吸附高手。喉盘鱼(喉盘鱼科学名为Gobiesocidae,英文clingfish)就是其中之一。它们的腹部长有一个吸盘,能吸起重量相当于自身体重300倍的物体。

世界上已知有161种喉盘鱼,外形差别巨大,小到可以吸附在海胆的单根棘刺上,大到如同篮球运动员的手臂,也有一些深海种类的吸盘几乎已经消失。被科学家研究最多的当属条纹喉盘鱼(学名:Gobiesox maeandricus),而这得部分归功于华盛顿大学的鱼类生物学家亚当·萨默斯(Adam Summers)。条纹喉盘鱼主要分布于墨西哥、加拿大和美国的太平洋近岸海域。

“蜘蛛丹”拥有人类的智慧,而喉盘鱼的优势则在于演化的时间。据萨默斯介绍,喉盘鱼的吸盘实际是由腹鳍和胸鳍组成,二者融合成了盘状。在吸盘边缘具有微小的六边形,但在人类的肉眼看来完全是平的。“但当你在扫描电镜下观察时,”萨默斯说,“你会看到这些六边形的顶部就像是一根根意大利面条,其宽高比例和长度与壁虎、蜘蛛或甲虫脚上的刚毛相差无几。”

喉盘鱼的吸盘由高度特化的腹鳍和胸鳍组成。

 

这些细毛这对保持强劲的吸力至关重要,不仅使喉盘鱼的吸盘能在岩石上获得良好的密封效果,而且可以产生很强的摩擦力。“它们使吸盘边缘不会出现滑动,”萨默斯说,“在粗糙的表面,这些细毛通过与表面紧密连结,防止了吸盘移动。”

在这里先说一点有关吸盘的基础知识。当你把吸盘放在某个表面上按下去时,吸盘里的空气被挤出,形成了部分真空。由于周围的气压远高于吸盘内部,因而吸盘能紧紧地吸附在物体表面上。所以,实际上是大气压提供了吸力。

扫描电镜下的喉盘鱼吸盘边缘,可以看到大量的细毛

 

现在,回想一下你在生活中见到的那些“没用”的吸盘。一开始,它可能是在重压之下——如一瓶洗发水——缓慢地滑动,而一开始滑动,空气就会溜进吸盘内部,加速吸盘滑动。当内外压力越来越接近,吸盘也最终不可避免地离开墙面,回归大地的怀抱。

相比之下,喉盘鱼的吸盘就耐用得多。它们的吸盘比塑料吸盘更加柔韧,能适应凹凸不平的表面,而且数不清的细毛可以提供足够的摩擦力。在海洋中,只要喉盘鱼能保持吸盘内的压力足够低,它们就能紧紧地附着在岩石表面上(与许多生活在潮间带的鱼类一样,喉盘鱼有相当多的时间是在海水以外度过的,它们可以直接用鳃呼吸,甚至能通过皮肤吸收氧气)。

那么,到底喉盘鱼为什么会演化出如此强有力的吸盘呢?“这样做有几个目的,”萨默斯说,“一个是当它们处于潮间带时,可以稳固地吸附在岩石上,对抗激烈的海浪。”

潮间带岩石上的喉盘鱼和帽贝

 

第二个目的明显就聪明得多。条纹喉盘鱼以帽贝为食,这是一类圆形的、紧密附着在岩石上的小型贝类。“当发现一只帽贝的时候,”萨默斯说,“它们会靠得很近但不触碰帽贝,然后紧紧地吸住岩石表面。接着,它们张开嘴,用下颌的牙齿刺入帽贝的底部,将其从岩石上剥下来。整个过程吸盘都保持紧密吸附的状态。”

在喉盘鱼家族中,有些成员的体型太小,还无法发挥这种技能来捕猎帽贝,但它们也有自己的秘密武器。据一项新的研究报道,在已被科学家研究了近260年的缘盘鱼(学名: Acyrtus artius)身上,有了令人惊奇的发现:其支撑鳃盖的骨骼已经演化成了有毒的倒钩。事实上,这使它成为了世界上已知最小的有毒脊椎动物。

“这个例子中,在某个鳃盖骨棘的基部,演化出了某种皮肤腺,”萨默斯说,“从演化的角度来说很有意思,因为每次出现了一个新的输送系统,和一个新的腺体,就有机会产生新的毒素类型。”

科学家还没有完全搞清楚这种毒液的组成,但可以想见的是,生物医药界肯定很有兴趣研究这些毒素的潜在药用价值,就像蝎子、蛇和鸡心螺的毒素可用于治疗一系列疾病一样。

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Absurd Creature of the Week: This Fish Can Support 300 Times Its Weight With a Super Suction Cup