安卓之家
搜索
  1. 首页
  2. 列表
  3. 科技
  4. 内容详情

平静的水面忽然掀起巨浪，“水猴子”又作妖了？

来源：科普中国

静谧的湖水上，一只鸟在空中游荡，在这里它是绝对的猎手，好整以暇准备享用水中的午餐。

“该吃哪条鱼好呢？”它突然冲向水面，瞄准了水下的猎物，但还没等它接触到水面，一层又一层的波浪就从水中掀起，几乎将它吞没。它只好丢盔弃甲连连逃窜，送别到口的午餐。

平静的水面下为何乍起波浪？难道又是传说中的“水猴子”作祟？其实不然，这波浪正是弱小鱼群的杰作，是猎物对命运的反击。

鱼浪接鱼浪

在鸟类尖尖的喙和有力的爪之下，水面下成群结队的小鱼就像开放式自助餐。这场生存竞争一开始就是不公平的，但这并不意味着小鱼只能坐以待毙——数万条好吃的小鱼团结在一起，就能像一只无形的大手一样搅起波浪，逆转战局。

鱼群的成员是野花鳉（Poecilia sulphuraria），它们是一种杂食性小型淡水鱼，身长不足5厘米，生活在墨西哥南部的硫磺泉，目前被IUCN列为极危物种。

看起来很适合一口一个的野花鳉 | iNaturalist NZ

野花鳉以爱“团建”制造波浪而闻名，但人们一直不知道它们为什么这么做。通过在河边蹲守，研究者们终于解开了这个谜团——原来每当捕食野花鳉的鸟类出现在水面上空时，数十万条鱼就会齐心协力，一起搅出巨大的波浪。这时，每立方米水中簇拥着多达4000条鱼，它们制造的每个波浪可以持续3到4秒，一浪接一浪，鱼群掀起的波浪会一直重复长达2分钟。

这样的“鱼浪”能赶走捕食者吗？

野花鳉有两种天敌，翠鸟和蝇霸鹟。这两种捕食者的特点不同，翠鸟会跳入水中捕鱼，引发很大的鱼浪，而蝇霸鹟会用它们的喙掠过水面，点杀小鱼。

野花鳉的生活环境。左边是它们的两种鸟类捕食者：翠鸟（上）和蝇霸鹟（下）；右边是野花鳉鱼群（上）和它们制造波浪时的活动（下）| 参考文献[1]

研究者发现，一旦鱼儿制造出了波浪，翠鸟和蝇霸鹟的捕食频率都降低了，它们在两次捕猎之间的等待时间都成了原来的2倍。鱼儿引发的波浪显然给它们出了个难题：翠鸟和蝇霸鹟不得不根据鱼浪的方向切换攻击的出发点，寻找合适的俯冲角度，成功率也大大降低了。

野花鳉鱼群制造的波浪，不仅降低了自己被天敌吃掉的可能性，对鸟类来说其实也不无好处：波浪在警告鸟类“我们已经发现你了”，鸟儿学会在这时果断地偃旗息鼓，静静等待下一次机会，对它们来说也是节省体力的好方法。

鱼群的生存之道

集群行动不仅是野花鳉的存活秘籍，也是鱼类最常见的生存之道。

50%以上的鱼类在幼年时成群活动，成年后也有超过25%的鱼类选择过大型集体生活。成年沙丁鱼组成的迁徙鱼群，甚至可以达到7千米长、1.5千米宽、30米深。

遇到捕食者时，沙丁鱼群会形成漩涡形的“饵球”，用来吓跑捕食者 | Ed Bierman / Flickr

但成千上万的鱼聚在一起，不是更容易被捕食者发现吗？其实不然，海洋环境的光学特性和陆地上大不相同，光线被海水中的物质吸收和散射，导致海里的可见距离极短，因此不管是一条单独行动的鱼，还是一大群鱼，被捕食者发现的最短距离都是一样的。

一大群鱼在一起游动，降低了个体被捕食的几率。大量的移动目标造成的视觉刺激，让捕食者很难将注意力分配给单个猎物，这被称为“混淆效应”（confusion effect）——简单来说，面前的食物太多，捕食者“挑花了眼”。

研究发现，在大嘴鲈（Micropterus salmoides）捕猎密西西比突颌鱼（Hybognathus nuchalis）时，如果只有单个猎物，大嘴鲈会很快抓住，随着突颌鱼群的规模增大，大嘴鲈捕猎的频率和成功率都会逐渐降低。

别说捕食者了，你看你也晕 | Brocken Inaglory / Wikimedia Commons

鱼群的警戒效果，也比单独一条鱼好得多，这叫做“多眼睛效应”（many-eyes effect）。鱼多力量大，一起行动的鱼多了，更多双眼睛一起注意周围的环境，捕食者就会更快被发现；警戒任务分摊到每条鱼头上，个体“站岗”的时间就可以减少，也就有了更多进食的时间。

这么多眼睛看着呢！| James Watt / Wikimedia Commons

除了对抗天敌，集体生活对鱼的觅食和繁殖也有帮助。

对鲤科动物的研究显示，不管是金鱼还是鲦鱼，当鱼群大小从2条增加到20条时，鱼群找到食物的速度会大大加快。一些鱼类需要迁徙到固定的地点交配或产卵，成群迁徙能让它们更快找到正确的路线。而且，成群交配也就是“大型相亲会”，不然大海茫茫，难以找到合适的异性。

成功交配以后，雌性一同产卵，它们产下的卵也聚集在一起，孵化出来的后代就又能形成一个群体，又开始新的生命循环。

群体：1+1>2

神奇的是，鱼群绝非简单的鱼的聚合，鱼群本身就是一个有机体，每一条鱼就像其中的一个细胞。

在捕食者来临时，数万条野花鳉突然像一个整体似的轰然而起，搅动水塘。仿佛受到人们察觉不到的信号的指挥，它们骤然向前，眨眼间又急转向后，仿佛它们本身就是一只巨人之手，抬起又落下。

鱼群在不同状态时，有着不同的形态：（1）行进；（2）休息；（3）进食；（4、5）被很多捕食者围攻；（6）警戒周围；（7、8）躲避单个捕食者 | 参考文献[3]

这种大规模的行动蔚为壮观，让人不禁好奇它们是怎么做到这么整齐划一的。凯文·凯利在《失控》中写动物集群行动的场面时引述到：

单只鸟或者一条鱼的运动，无论怎样流畅，都不能带给我们百万鲰鱼鱼贯而行的密集队列所带来的震撼……成千上万条鱼如一头巨兽游动，破浪前进。它们如同一个整体，收到不可抗拒的共同命运的约束，这种一致从何而来？

鱼群的反应速度甚至比单条鱼更快，这种高速反应是个体决策的累加。鱼群中最先看到鸟类或者被鸟类攻击的鱼，会率先下潜逃跑。而大多数鱼类有一对被称为Mauthner细胞的神经元，在遇到外界刺激时，让它们能在几毫秒内做出逃跑反射——迅速转向、摆尾、逃之夭夭。

一旦被攻击，野花鳉会几乎同时下潜，在水面上制造出波浪 | Juliane Lukas

下潜反应，就是捕食者到来的信号，在它周围的几条鱼看到邻居逃跑了，就会立刻做出逃跑反射，更外围的鱼也紧紧跟上。就像被推倒的多米诺骨牌，鱼儿接连垂直向下潜水，自然就造成了水面上的波浪——震慑鸟类其实是一种附带作用。

鸟群也有相似的机制。

椋鸟总是成群飞行，遇到捕食者时会一起转弯和俯冲，队伍像波浪一样变幻，躲避捕食者的攻击。但是，这其实并不是有组织有纪律的集体活动。群体中的每一只椋鸟只关注周围7只鸟的行动，它们所做的事情很简单——跟着自己的邻居，让自己的速度和它们一样。每只鸟都奉行这条简单的原则，信号却随着每只鸟的运动变化，得以在整个鸟群中迅速传播。转弯信号传遍一个400只椋鸟组成的鸟群，只需要不到0.5秒。

像波浪一样变幻的椋鸟鸟群 | odysea.gr

除了常见的鱼群和鸟群，地球上还有一种更接近“有机整体”的集群——管水母。

管水母看起来像是一条壮观的巨型链子，但凑近了观察就会发现，管水母是无数个体像乐高砖块儿一样拼成的，每个个体被叫做“个员”。

个员都是独立的个体，但是功能上却分工明确，有的负责进食，有的负责捕食，有的又负责游泳，宛如一个巨人身上大大小小的细胞。个员还拥有可兴奋的上皮细胞，可以用电信号来迅速传递信息，协调工作。

在澳大利亚，研究员甚至发现过全长超过100米的巨型管水母，是数以万计的个员组成的庞大整体。

正在吃鱼的管水母，它看似是一个个体，其实是无数个员的集群 | C. Anela Choy, Steven H. D. Haddock and Bruce H. Robison

学名为Marrus orthocanna的管水母，透明的那些个员可以收缩，让管水母可以运动 | Kevin Raskoff

群体并非个体的简单聚合，即使群体中的每个成员都做着最简单的行动，最终集体所能达到的复杂性和灵活性，却远远超乎个体的想象。

让看似力量微小的物种，演化出集群生存的智慧，以更大的整体来面对环境的变化，从而让每个个体也获得生存的优势，这也许就是自然的魅力吧。

参考文献

[1]https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(21)01654-7

[2]https://www.scientificamerican.com/article/fish-do-the-wave-to-ward-off-predatory-birds/

[3]https://www.researchgate.net/publication/264977013_Patterns_and_mechanisms_of_schooling_behavior_in_fish_A_review

[4]https://asa.scitation.org/doi/full/10.1121/10.0007485

[5]https://www.jstor.org/stable/23736019

[6]https://article.xuexi.cn/articles/index.html?art_id=7622498619809851921&study_style_id=feeds_default&source=share&share_to=copylink

[7]https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0003347286802081

[8]https://link.springer.com/article/10.1007/BF00300175

[9]https://www.nature.com/articles/s42003-021-02407-4

[10]https://rss.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/j.1740-9713.2008.00288.x

[11]https://www.nature.com/articles/nphys3035

[12]https://en.wikipedia.org/wiki/Shoaling_and_schooling

[13]https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0301008280900222

作者：猫吞

编辑：翻翻

本文来自果壳，未经授权不得转载.

如有需要请联系sns@guokr.com

关键词： 参考文献 其实不然 成千上万

推荐

精彩放送

创投更多》

科技更多》

云计算