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
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。