客座文章!必备要素:成为海洋顶级掠食者所需的要素

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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,不一定反映《大众科学》的观点


编者按:在我休假期间,我安排了一系列客座文章,作者都是定期报道动物行为和认知的其他作家。今天的文章,关于大白鲨的攻击行为和社会交流,来自大卫·曼利,他的博客是The Definitive Host。在Twitter上关注他:@davidmanly

1975年,史蒂文·斯皮尔伯格的惊悚片《大白鲨》上映,使整整一代人憎恶甚至害怕鲨鱼。可悲的事实是,虽然有些鲨鱼有时会攻击和杀死人类,但它们只是少数。事实上,在世界上超过350种鲨鱼中,只有少数几种攻击过人类。但这少数几种鲨鱼败坏了这些神奇生物的名声。

世界各地的科学家们正在努力改变人们对鲨鱼的看法,从恐惧转变为尊重。他们实现这一目标的方法之一是了解鲨鱼行为背后的原因。


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关于鲨鱼,一个不可否认的事实是,它们已经花费数百万年的时间来完善自己的行为和身体属性,从而成为自然界最伟大的猎手之一。但是,是什么让鲨鱼,尤其是最著名的大白鲨(Carcharodon carcharias),成为如此高效的掠食者呢?

虽然电影《大白鲨》加深了人们对大白鲨的负面刻板印象,但皮克斯的《海底总动员》试图以更积极的眼光来描绘它们。电影中的角色布鲁斯是素食主义者,但仍然保持着他作为杀手的本能。这在电影中可能行得通,但我们必须记住,数百万年来,鲨鱼一直处于海洋食物链的顶端……而不是我们。

如果谈论鲨鱼,它们最引人注目的特征莫过于大量的牙齿。大白鲨有成排成排(是的,甚至更多排,因为鲨鱼会在一生中不断补充牙齿)锋利且呈锯齿状的牙齿,其结构类似于牛排刀。

锯齿有助于撕裂猎物的肉,而鲨鱼则在水中来回甩头。它们之所以这样做,是因为它们的猎物通常比它们的嘴巴大,而且由于它们没有肢体来帮助将猎物切成小块,因此它们必须自己产生力量来完成这项工作。牙齿也向内弯曲,以将猎物固定在下巴中,几乎像抓握一样,以防止猎物逃脱并帮助从骨头上撕下肉。

这就像被锯齿状的老虎钳固定住,然后在水中像混合油漆一样来回摇晃。您就能理解为什么人们如此害怕鲨鱼了!

这就是鲨鱼的攻击端,但拥有工具固然重要,它们又是如何付诸实践的呢?

像虎鲨或大白鲨这样的大型鲨鱼通常通过冲撞式捕食来进食,这种方式包括高速直接游向静止或移动的猎物,并将其完全吞噬。但是,如果猎物太大(像海豹一样)而无法一口咬住怎么办?

那么,事情就变得有趣了。

2005年,R. Martin及其同事在一篇名为“南非海豹岛大白鲨(Carcharodon carcharias)的捕食行为”的论文中对此进行了调查。研究人员通过观察鲨鱼如何攻击活海豹和海豹形状的诱饵,识别出了惊人的行为多样性。

他们注意到,鲨鱼利用了20种不同的攻击模式,并推测鲨鱼的行为完全根据猎物的位置和速度而变化。研究人员确定,每次攻击都包含四个阶段:初始袭击、二次追击、捕获猎物,以及最后的进食。

最常见的是,鲨鱼首先使用北极星式突破[下图中的A],即鲨鱼跃出水面,嘴里可能叼着猎物,也可能没有,然后是水面突击[E],即只有动物的背部区域露出水面。攻击通常以侧向咬合[I]结束,即鲨鱼在吞食猎物之前,先用下巴从侧面抓住猎物[如图M-O所示]。

这就是鲨鱼攻击猎物的方式,但悄无声息地抓住猎物又是完全不同且令人着迷的故事了。

小韦斯利·R·斯特朗及其同事使用了两种不同的诱饵形状,发现大多数鲨鱼都从陡峭的90度水下角度接近猎物。他们在下图的假设中认为,这可以让更多的光线进入鲨鱼的眼睛进行攻击(c),同时减少海狮的可用逃生路线(消除逃生路线d)。

通过这种方式攻击,鲨鱼最大限度地降低了自身的风险,以及失去猎物的风险。攻击本身可以有两种方式:鲨鱼可能会坚持攻击,或者采用“咬住、放开并等待”的方法。这是一种非常简单但非常有效的攻击方法,在动物王国的许多物种中都有使用。

如果鲨鱼采用这种方法,它可能会咬住猎物,然后放开它,等待猎物因休克或失血而死,同时避免潜在的伤害。这两种方法都有缺点,因为攻击和追逐可能会获得更大的猎物,但会消耗更多的能量并冒着受伤的风险。但是,如果使用攻击和等待策略,则存在将猎物丢失给其他掠食者或食腐动物的风险。

由于鲨鱼没有手来拍开篡位者,也没有发声来显示统治地位,因此它们必须进化出自己独特的社交互动方式:拍打尾巴和跃出水面。

拍打尾巴是指鲨鱼跃出水面,然后在重新入水时用尾巴拍打水面,溅起水花,溅到其他鲨鱼身上。另一方面,跃出水面类似于鲸鱼的做法:将身体的三分之二推进到水面之上,然后平着落下。这些互动通常不会持续很长时间,因为一条鲨鱼最终会屈服于另一条鲨鱼并离开,让胜利者吞食猎物。

您肯定不知道鲨鱼会像那样互相交流,对吧?

鲨鱼,尤其是那些被称为“食人鲨”的鲨鱼,只是动物而已。它们身上没有任何邪恶之处,它们的凶猛也没有任何动机……这只是它们体验世界和与之互动的方式。因此,下次您去海里时,请记住这一点。

毕竟,鲨鱼和所有其他动物都在做它们生存所需的事情。如果您处于那种境地,您也会做同样的事情。

Martin, R., Hammerschlag, N., Collier, R., & Fallows, C. (2005). 南非海豹岛大白鲨 ( Carcharodon carcharias ) 的捕食行为英国海洋生物协会杂志,85 (05) DOI: 10.1017/S002531540501218X

Strong, WR Jr. (1996). 大白鲨的形状辨别和视觉捕食策略。载于:Klimley, AP & Ainley, AD (编). 大白鲨:Carcharodon carcharias 的生物学。Academic Press, New York, pp 229-240。

鲨鱼图片来源:Flickr/kqedquest。鲨鱼攻击照片系列:Martin et al., (2005)。鲨鱼攻击示意图:Strong Jr., et al. (1996)。

大卫·曼利是一位加拿大自由科学记者,拥有生物学和动物学学位,以及新闻学硕士学位。目前,他撰写关于所有动物(从鲨鱼到扁虫以及介于两者之间的一切动物)的生态学、生理学和行为的文章,以及如何改善科学传播以及专业人士与公众之间的互动。您可以在他的 Lab Spaces 博客以及他自己的博客 The Definitive Host 和 Twitter 上找到大卫的作品:@davidmanly

Jason G. Goldman is a science journalist based in Los Angeles. He has written about animal behavior, wildlife biology, conservation, and ecology for 大众科学, Los Angeles magazine, the Washington Post, the Guardian, the BBC, Conservation magazine, and elsewhere. He contributes to 大众科学's "60-Second Science" podcast, and is co-editor of Science Blogging: The Essential Guide (Yale University Press). He enjoys sharing his wildlife knowledge on television and on the radio, and often speaks to the public about wildlife and science communication.

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