浮游动物如何舞动

虽然浮游生物随着洋流漂流,但这并不意味着它们不能移动。它们中的许多可以移动以寻找食物或配偶,并且它们以一些令人惊讶且有时有趣的方式这样做。

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点。


虽然浮游生物随着洋流漂流,但这并不意味着它们不能移动。它们中的许多可以移动以寻找食物或配偶,并且它们以一些令人惊讶且有时有趣的方式这样做。

请看由丹麦技术大学、马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所和阿根廷普拉亚乌尼翁海洋生物站的 Thomas Kiørboe 及其同事汇编的这份双鞭毛虫、纤毛虫、轮虫、枝角类和桡足类幼虫和成虫的样本。


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第一个生物——双鞭毛虫——像上了发条的老鼠一样四处游荡,还带着滑稽地拍打的尾巴。:12 的轮虫似乎是某种幼虫克苏鲁。:20 的纤毛虫原生生物看起来和移动起来都像某种外星探测器。桡足类看起来像一个肌肉发达的健美运动员(:43),其他的则像扇舞女郎一样挥舞着手臂(1:08 和 1:17),或者像他们在浮游生物俱乐部里尽情狂欢一样(:54)。

但是你注意到任何模式了吗?Kiørboe 和他的同事们注意到了,这也是他们的新论文《浮游动物摄食和游泳产生的水流扰动》的主题,该论文发表在 8 月 12 日出版的《美国国家科学院院刊》上。

对于浮游生物来说,移动是必要的,但也是危险的。它们的捕食者有一个坏习惯,即通过感知移动的水来寻找猎物。因此,Kiørboe 等人假设,能够仅游泳而不同时进食的浮游生物,会进化出尽可能安静地进行游泳的方式。另一方面,既移动又游泳的浮游生物应该愿意扰动更多的水,因为进食对于生存至关重要,值得冒更大的风险去做(在这方面,企鹅与浮游生物没有什么不同)。

事实上,为了获得足够的食物,浮游动物每天必须处理相当于

自身体积的 100,000 到 1,000,000* 倍的水,因此不可避免地会产生流体扰动。另一方面,如果游泳的唯一目的是从 A 点到 B 点,那么自然选择没有理由不偏爱那些尽可能少、尽可能短暂地扰动水的方法。

这正是科学家在观察移动的浮游生物周围的粒子流时发现的。单纯游泳的浮游生物倾向于通过跳跃来安静地进行——释放由身体一侧的肢体或肢体提供的突然的强力划水。或者他们使用了蛙泳,其中成对的肢体向前推,然后像喷气推进一样快速向后划动。

这两种策略都只会产生少量快速静止的移动水,同时最大限度地提高生物体移动的距离。因此,游泳者只会产生小的、短暂的扰动,并与静止状态交错,这使得它们在大部分“移动”时间内对捕食者来说是不可见的。

另一方面,以摄食为目的的浮游生物和边摄食边游泳的浮游生物则很吵闹,它们不断地拍打鞭毛或其他附肢。它们持续扰动更多的水。

此外,科学家们发现,这种游泳策略模式普遍存在,无论浮游生物之间的亲缘关系有多远,或者它们有多大或多小,这意味着它们都进化出了解决同一问题的相似方法,这是我们的老朋友趋同进化的证据。如果您现在返回并重新观看视频,您应该能够看到并识别所有这些流行的策略在行动。

*感谢 Kiørboe 教授指出这个错误!更加令人惊叹!

https://www.youtube.com/watch?v=Zxmt4PX6gto

参考文献

Kiorboe T.、H. Jianhg、R. J. Goncalves、L. T. Nielsen 和 N. Wadhwa (2014)。浮游动物摄食和游泳产生的水流扰动,《美国国家科学院院刊》,111 (32) 11738-11743。DOI: http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1405260111

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