荣誉:剑鱼、旗鱼、金枪鱼和其它大型海洋鱼类具有惊人的游泳速度,能以110kmh的速度在水中飞行,用它们那长似剑的尖吻刺过猎物。


事实:这些鱼几乎不可能达到如此速度,但至少有一种鱼能以惊人的冲刺速度,平常基本不用它们的尖吻。


剑鱼是长什么样的(有关剑鱼的一个知识)(1)

有关剑鱼的一个知识


研究得较少的剑鱼(Xiphias gladius)


在某些科学文献和网站上,我们常常会看到有关剑鱼能达到97km/h的速度,旗鱼则游得更快,它们最快速度可达110km/h。其它一些大型海洋捕食性鱼类,如青鳉鱼和枪鱼,也可达到这相似的速度。


这速度看起来是可信的。但事实上,这些捕食性鱼类的最大速度都要低于这些数字。


确实,剑鱼及其皮肤貌似适合于高速运动,它们肌肉发达,身体流线型,且具有一副强劲有力的尾巴。但实际上,它们是依靠其它内部结构来满足快速运动。


剑鱼是长什么样的(有关剑鱼的一个知识)(2)

有关剑鱼的一个知识

大西洋蓝鳍金枪鱼(Thunnus thynnus)游动得并没有人们认为的那么快


其中一件事实是,相对于大多数其它鱼类,这些捕食性鱼类的腮具有数倍大的面积,这有利于它们在水中吸入更多氧气。而且,根据2008年海洋生物学家Richard Ellis在他专著《青鳉鱼:爱的传说》,类似于相同大小的其它鱼类,金枪鱼的心脏有那些鱼类的三倍大。它们血液中携氧血红蛋白也具有非同寻常的高浓度。


而且,剑鱼和其它大型捕食性鱼类能做一些其它鱼类不能完成的事项:它们能维持其身体部分结构比周围水体温度更高。这也更好的解释了一个数年未明但2005年才提出的一个解释。


三个海洋生物学家从死的剑鱼身体取出其眼睛以眼睛温度是如何影响其对光线反应的能力。他们发现,当温度为21℃左右,剑鱼视网膜对光反应极快,每秒钟可达到25次。当温度降到6℃左右的冰水环境中,视网膜每秒反应速度只有1次。


这或许是高速捕食的一种适应。


如果您在追捕一个运动不规则且经常改变方向的猎物,您需要具备定点猎物的能力。温度较高的组织比较低温度下的组织工作起来更加高效。这些鱼不但眼睛的温度较高,其大脑的温度也如此,因此其能传递信息更快。


此观察与那种认为剑鱼和其它大型捕食性鱼类具有惊人高速的观念相吻合,但事实并非如此。


剑鱼是长什么样的(有关剑鱼的一个知识)(3)

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印度-太平洋旗鱼(Istiophorus platypterus)攻击欧洲沙丁鱼(Sardinia pilchardus)


主要证据来自于2016年8月发表的论文。一个海洋生物学国际团队研究了包括旗鱼在内的几种大型鱼类。他们测量了每条鱼身体可以在一个电刺激的反应中迅速收缩的速度,然后经过简单计算来估算每条鱼能多快地扭动尾鳍并以什么速度游动。


结果因缺乏广泛的重复速度记录而告失败。


科学家考虑的是,理论上旗鱼能达到40km/h的速度,青鳉鱼大约为26km/h。事实上,这些鱼平时的最大速度很可能低于这些值,且在大多时间在一个非常低的速度游动。


许多其他生物学家也发现了类似结果。


剑鱼是长什么样的(有关剑鱼的一个知识)(4)

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被渔具钓住的一条剑鱼(Xiphias gladius)


回溯到2007年,Gil losilevskii和他的伙伴从更数学的角度解释了这个问题。


他们发现,当鱼类游动速度超过50km/h,击动的尾鳍开始处于空化状态,也就是说它游动达如此快将会产生小泡泡。当这些泡泡破裂,将对鱼的部分组织造成伤害,并降低游动速度。


这就为所有鱼类或海洋动物设定了在浅水表层能够游动的最大速度限值。


对那些游动速度较慢的鱼也进行标记并进行研究,发现大型海洋鱼类很少超过8km/h,尽管其在捕食时能达到30km/h。


因此,为什么它们经常被认为游得更快呢?


剑鱼是长什么样的(有关剑鱼的一个知识)(5)

条纹枪鱼(Tetrapturus audax)攻击南美沙丁鱼(Sardinops sagax)


很沮丧,某些能高速游泳的动物都是来自1940年代和1950年代出版的文献,其中之一来源于《乡村生活》,其甚至连科学期刊都算不上。


测量鱼类的游动速度是非常困难的,因为它们游动所在的水体也在运动。当一条鱼以50mph速度在50mph水速中逆流游动,它们就会表现为静止状态。而它们在水速45mph条件下顺流以5mph速度游动,则表现出了50mph的速度。测量鱼类游动的真实速度难度不小。


也许高速神话的普及很大程度上依赖于旗鱼和其他大型掠食性鱼类在解剖学和生理学上似乎很适合高速游动。


但这提出了一个明显的问题,若这些鱼不以高速游动,为什么他们有一个内部的如此仔细优化以适合游泳的解剖结构?


剑鱼是长什么样的(有关剑鱼的一个知识)(6)

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大西洋旗鱼(Istiophorus albicans)攻击沙丁鱼


Richard Bill有了主意,首先需要了解这些鱼生活的方式。


大多数海洋鱼类在逐渐疲劳后将去寻找隐藏之地,因为会有一段时间对外界处于无感状态,这就给了他们一些有价值的恢复时间。但剑鱼及其家族不能这样,它们生活在开敞海域,没有地方可以躲藏。


即使有躲藏之地,这些鱼的呼吸方式也不允许它们安静下来休息和恢复,他们是天生的RAM通风器。这意味着它们需要有水流经其腮部以保持呼吸,一旦它们停止游泳,它们会下沉并发生窒息。


剑鱼是长什么样的(有关剑鱼的一个知识)(7)

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大西洋蓝鳍金枪鱼(Thunnus thynnus)


剑鱼、旗鱼和金枪鱼在突然爆发游动后需要快速恢复,这就是为什么它们有如此大的心脏和腮。当青鳉鱼经过一阵活动后,它们的肌肉处于厌氧状态,就像百米短跑选手一样。但它们需要偿还氧债,于是金枪鱼演化出了快速恢复的器官。


它们独特的解剖结果带来了额外的优势。比如,这些捕食性鱼类将能更快速生长,金枪鱼和尖嘴鱼(剑鱼和旗鱼)都具有非常快的生长速度。


剑鱼是长什么样的(有关剑鱼的一个知识)(8)

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大西洋旗鱼


在2014年的一项研究中,Krause和他的同伴们研究了大西洋旗鱼的捕食行为,这种旗鱼是大型捕食性鱼类,具有高高的背鳍和剑状长吻。


他们发现捕食中的旗鱼能缓慢而仔细第将其长吻穿过沙丁鱼,然后甩动其头部。该旗鱼的吻部有30cm或更长,这样在甩动的时候它的尖端能在水中快速穿过。Krause的团队估计该尖端加速度超过130m/s/s。这个速度处于已有所有海洋动物创造的最快记录之中,尽管远远的低于某些小型生物的加速度。

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