像蝴蝶一样游泳?海蜗牛在水中“飞翔”

微小的海蝴蝶以8字形扇动其翅膀状附属物,以此在海洋中推进

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一些生活在海洋中的生物最终拥有了似乎属于另一种动物的俗名:海牛既没有角也没有乳房。海狮缺少黄褐色的鬃毛。而水母根本不是真正的鱼类。

但根据一项新的研究,海蝴蝶是一种微小的海洋蜗牛,它与飞行昆虫的共同点比你想象的要多。

海蝴蝶也称为Limacina helicina,生活在北大西洋和太平洋寒冷的海水中。它的壳直径约为1至4毫米(0.04至0.16英寸),它使用一对翅膀状的附属物游泳。当受到威胁时,它可以将这些附属物缩回壳中。


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许多类型的浮游动物(微小的海洋动物)都具有像海蝴蝶一样的结构,它们将这些结构用作桨在水中推进。但是,当研究人员首次分析海蝴蝶的附属物如何移动时,科学家们发现这种生物的游泳方式完全出乎意料。它的运动方式与其它浮游动物的划水方式完全不同。[视频:观看海蜗牛像蝴蝶一样在水中飞翔]

荣誉昆虫

“我们研究得越多,就越发现海蝴蝶是一种荣誉昆虫,”佐治亚理工学院的研究合著者大卫·墨菲说。

“我们研究了翅膀的运动学——它如何以8字形移动翅膀——这与果蝇拍打翅膀的方式非常相似,”墨菲在给Live Science的电子邮件中说。

为了捕捉这些难以看到的运动,墨菲解释说,科学家们使用了四个高速摄像机,它们记录了蜗牛在水族箱中游泳的情况,该水族箱的区域由红外激光照亮。但是研究人员还想追踪当海蝴蝶移动水时,水的运动情况。为此,科学家们在水中加入了微小的反光颗粒。

墨菲说:“四个摄像头使我们能够确定数千个这些颗粒中每一个的3D位置,并且从它们的运动中,我们可以测量动物周围的3D流动。”

“拍击和抛掷”

研究人员发现,海蝴蝶正在使用许多小型昆虫常用的飞行技巧:一种称为“拍击和抛掷”的技术,即动物将其翅膀在身后拍击,然后将它们抛开,墨菲解释说。这会在每个翼尖处产生一个微型的气流漩涡(或者在海蝴蝶的情况下,是水流漩涡),从而提供额外的升力。

墨菲说,测量翅膀的运动和水流并不容易。墨菲告诉Live Science,图像捕获系统的设置、校准和对齐花费了一整天的时间。为了使试验更具挑战性,受试者并不完全可以称之为健壮,他说。

“海蝴蝶非常脆弱。它们有点像果冻状像水母,除了坚硬的壳,”墨菲说。这给从西海岸成功运输这些生物以及保持它们的良好状态带来了挑战。但是,幸运的是,研究人员的小游泳者不仅安全到达,而且非常合作,他说。

墨菲说:“很难让动物在镜头前游泳,但是这些动物表现得非常好,并为我们提供了完美的数据。”

该研究结果于今天(2月17日)在线发表在《实验生物学杂志》上。

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Mindy Weisberger is a science writer covering biology, paleontology, climate change and space. She studied film at Columbia University and produced, wrote and directed media for the American Museum of Natural History for more than a decade, creating videos about dinosaurs, astrophysics, biodiversity and evolution that have appeared in museums and science centers worldwide. Her book Rise of the Zombie Bugs: The Surprising Science of Parasitic Mind-Control will be published in the spring of 2025 by Hopkins Press.

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