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你嘴里的皮皮虾,其实是个“武林高手”?

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说到皮皮虾,很多人都会把它和美食联系起来。然而,今天我们要说的是皮皮虾完全不同的另一面。你知道吗,外表看似普通的皮皮虾其实有着武林高手般的绝世武功,还有着孙悟空一样的火眼金睛以及外星人一样的特异功能。此外,它们的身世至今也还是一个谜……

虾蛄的捕捉足由口部附肢(颚足)演化而来

下面,就让我们一起走进皮皮虾的神奇世界吧。

皮皮虾不是虾

首先,我们先来澄清一个事实,皮皮虾其实不是虾。

皮皮虾的学名叫虾蛄,属于节肢动物门软甲纲口足目,全世界有400 余种。而虾和蟹一样,属于软甲纲十足目。口足目与十足目的最大区别在于,虾蛄威力强大的捕捉足(也叫掠足)是由口部附肢(颚足)演化而来,而虾、蟹的螯是由头胸部附肢(步足)演化而来。此外,从外观上看,虾蛄的头部比较独立,而虾的头部和胸部是连在一起的。所以,虾蛄和虾不是一回事。

接下来,我们就来看看虾蛄有哪些神奇的本领。

虾蛄的致命武器

捕捉足是虾蛄专门用来攻击的武器,而且是只用来攻击,不作其他用途,这一点也和虾螯、蟹螯完全不同,可见口足目动物对捕猎的高度重视以及它们极强的掠食性。

虾蛄的捕捉足和螳螂的捕捉足正好相反,呈“Z”字形

虾蛄的捕捉足分为两类:穿刺型和锤击型。我们在海鲜市场常看到的口虾蛄,它的捕捉足就是穿刺型的,外形像一个倒着装的螳螂臂,末端有很多尖尖的锯齿,便于将鱼、虾刺穿抓牢。纪录片中的超级明星、重量级拳王——雀尾螳螂虾的捕捉足则是一对“流星锤”,专门用来击碎贝类、螃蟹等猎物的硬壳。

穿刺型虾蛄捕猎瞬间

锤击型虾蛄的“流星锤”

虾蛄的捕捉足威力究竟有多大?国外有一项实验表明,虾蛄可以在三千分之一秒内将捕捉足由静止加速至80 千米/ 时,相当于子弹出膛的加速度。在力量方面,实验室虾蛄的最大攻击力度约达150 千克,能把强化玻璃水族缸打裂,而打出这样力道的虾蛄“拳头”直径只有7 毫米大小。可以说,无论从速度、力量、强度上讲,虾蛄的捕捉足都达到了动物界中的极限水平。

此外,还有更神奇的事。由于虾蛄在攻击时释放的能量过高,我们可以在慢镜头下看到虾蛄攻击瞬间发生的物理奇观:随着虾蛄“一拳”打在猎物身上所发出的巨响,一道如闪电般耀眼的闪光出现在虾蛄的捕捉足周围,这就是所谓的“声致发光”。这种现象是如何发生的呢?究其原因,是虾蛄攻击所释放的巨大动能瞬间转化为内能,将撞击界面的水汽化(烧开),形成一个空穴,空穴又迅速崩塌,释放出大量能量,而这一过程中有部分能量以光能的形式散失,形成闪光。这种超强攻击可使猎物表面瞬间达到甚至超过太阳表面的温度!而气泡的崩塌又会给猎物带来第二次打击,这次的打击力度也可达100 多千克!

声致发光:虾蛄捕捉足攻击瞬间产生的物理奇观

究竟是什么使得虾蛄的捕捉足拥有如此强大的威力呢?答案是“马鞍形双曲面”——虾蛄捕捉足的肌肉驱动系统连接着一个小型的马鞍形弹性硬片,弹性硬片如弹簧一般,在虾蛄准备出击时会极度压缩,然后突然放开,将捕捉足以超高的加速度弹出,就像人们使用弓箭一样。

另一个重要问题是,虾蛄在打出威力无比的“一拳”时,是如何保证自身完好无损的?要知道,如此强大的攻击力在攻击对手的同时,也会反作用于自身,而虾蛄却能毫发无伤。其原因目前科学界尚无定论,其中一个观点是:虾蛄的捕捉足表面结构也类似马鞍,使其有强大的机械强度,而表面的几层有机纳米材料又使其能迅速地吸收、引导能量。

虾蛄的火眼金睛

虾蛄能成为软甲纲中最强大的猎手,除了它的攻击系统很给力,其强大的视觉系统也功不可没。

首先,虾蛄是世界上能看到最多颜色的动物。动物和人都是通过视锥细胞来感知颜色的。人有3 种视锥细胞,可以感知红、绿、蓝三原色,然后人脑会根据不同种类的视锥细胞传入信息的强弱,间接感知到光线中三原色的占比,由此计算混合出五彩斑斓的颜色。而虾蛄的视锥细胞达到了动物界的巅峰之最——16 种!很难想象,虾蛄眼中的是怎样的一个世界!

动物界功能最强大的眼睛——虾蛄复眼

虾蛄眼睛的神奇之处,还在于它对偏振光的感知能力。偏振光是光波的一种存在形式,是相对于自然光而言的。简单地说,自然光的振动方向包括垂直于光波传播方向的所有方向,具有轴对称性并且均匀分布,所以不具有偏振性,而偏振光的振动方向是特定的、不对称的。人类和大多数动物都无法直接看到偏振光,而虾蛄可以。虾蛄的16 种视锥细胞中,有几种是专门用来感知偏振光的。这就意味着,虾蛄的眼睛能像孙悟空的火眼金睛一样,轻易识破猎物的伪装。因为偏振光在特定物质上的传播方式是特定的,它不像自然光那样容易受到多种因素的干扰而产生假象,因此虾蛄可以更加精确、有效地发现和识别猎物,这也是虾蛄捕猎几乎“百发百中”的一个重要原因。

此外,虾蛄的两只眼睛可以独立转动,同时看向两个不同的方向,就像变色龙那样,这使得它们拥有更广的视野和更好的视觉灵活性。

可以说,作为动物界中最复杂的眼睛,虾蛄的眼睛已颠覆了所有生物学家对于“低等动物”——节肢动物的复眼的看法。

虾蛄的高智商大脑

虽然大多数节肢动物的大脑都不发达,结构很简单,但是也有少数例外,比如蛛形纲蜘蛛目的动物(尤其是跳蛛科孔蛛属成员)以及本文所说的虾蛄,都拥有十分强大的大脑。

动物行为学家早就注意到一个奇怪的现象:生活在美国加州沿海等珊瑚礁繁多、海藻丛生、布满很多废物的海域的雀尾螳螂虾,经常会在远离洞穴的地方捕猎,然后一点儿弯路都不走地顺利回家。开始时,科学家简单地将其归功于虾蛄强大的眼睛,认为它们和蜜蜂一样,也是利用太阳进行偏振导航。然而,进一步实验发现,原因并非如此简单,因为即使在水深约60 米、看不见太阳的地方,或是在实验室里、在晚上出行时,虾蛄也都能精准定位。这些研究结果表明,虾蛄并没有完全依靠太阳的偏振导航,而是确实具有很强的空间感,似乎能够把周围的环境与地理位置联系起来,在大脑中形成一幅地图,就像信鸽一样来进行导航。

除了会“走迷宫”,虾蛄的大脑还具有很强的学习和分析能力。比如,虾蛄在长期实践学习后,其打碎贝壳的效率会大大提高,因为它找到了贝壳最脆弱的力学位置。而国外一项更经典的研究表明,虾蛄对敌害及棘手的猎物有着极强的识别与区分对待能力。研究显示,如果虾蛄发现领地中有普通的小型章鱼经过,在不饿的状态下,虾蛄并不一定会发起攻击。但是,如果发现有剧毒、危险的蓝环章鱼进入领地,它们会立即发动猛烈攻击,不把蓝环章鱼捶死不罢休。虾蛄似乎也意识到了“进攻是最好的防御”的道理。而且,每只雀尾螳螂虾都有自己的一套绝活儿,例如“重拳”突袭加迅速撤退,或是“连环拳”加关键时刻“上刺刀”——展开颚足的第一节进行刺击等。所以,千万不要小看虾蛄,它们可是会思考的动物。

此外,虾蛄的大脑还具有极强的语言沟通能力。2004 年,科研人员在美国加州海底检测到了大量虾蛄交流的音频,其复杂程度完全可以和人类及海豚相比。随后,人们又发现虾蛄拥有一种极其惊人的能力:通过控制外骨骼(尤其是头部一对扇状附肢)上的纳米材料所反射出的偏振光等光波,进行“光语言沟通”,这让人忍不住想到科幻电影中的外星人的交流方式。

虾蛄的演化之谜

从目前发现的虾蛄化石来看,至少在两亿年前的侏罗纪时期,虾蛄就已经在地球上存在了,因此虾蛄也被称为“海洋生物的活化石”。然而,最令人费解的是,当时的虾蛄和现在的虾蛄几乎没有太大区别。也就是说,虾蛄在两亿年前的远古时期就已是一身“高科技”了,其进化水平远远超出了同时代的其他动物。

而最令人称奇的是,科学家至今无法从化石或分子生物学的角度找到虾蛄合理的进化路线。如果说人是从原始灵长动物经过漫长演化所产生的物种,那虾蛄就是从石头里蹦出来的软甲纲“孙悟空”,一跃就到了巅峰,至少现在还只能这么理解,因为很难给它们找到一个“配得上”的祖先。它们演化得实在是太快、太完美了,完全称得上演化史上的奇迹。

野生虾蛄处境堪忧

在研究虾蛄的过程中,我也尝试过饲养一些虾蛄来进行观察。我用优质的珊瑚用盐、配置良好的水族箱以及各种专业水族用药,打造了一个小型海水缸,并使用精密的盐度计、pH 测试仪,将水的盐度、酸碱度都调至最适宜虾蛄生存的范围。然后,我从海鲜市场选了3 只状态较好的虾蛄,用最严格的泡袋方法将其转移入缸。结果却失败了,3 只虾蛄在坚持了3 周左右后,相继死去。

究竟是什么原因使得原本生命力、适应力都很强的虾蛄,在适宜的生存条件下也无法存活呢?后来,我在中央电视台农业栏目《科技苑》中看到一期专门介绍虾蛄的节目,这才恍然大悟。原来,由于人工繁殖虾蛄的技术还不成熟,现在市场上的绝大多数虾蛄都是在沿海地区捕捞的野生虾蛄,这些虾蛄需要经过长途运输才能到达内地。为了便于运输和提高存活率,渔民会事先对这些虾蛄进行冷冻减活,甚至麻醉,使它们的新陈代谢减慢、应激减小,到达目的地后再进行升温、复苏。这种粗暴的手段对虾蛄造成了不可逆的巨大伤害,使之无法适应环境,不再捕食而最终死去。

摧毁近海生态系统的底拖网

更令人担忧的是,由于虾蛄是底栖生物,人们一直依靠底拖网来捕捞野生虾蛄。底拖网是一种如铲子一般在海底拖行、专门捕捞藏在泥沙里的动物的网,会从根本上摧毁近海生态系统,破坏海洋植物的生长,并将各种底栖水生动物捕捞殆尽。

所以,对野生虾蛄、对海洋生态的保护已迫在眉睫。希望更多人在了解虾蛄的神奇之处后,减少食用野生虾蛄。相信在大家的共同努力下,我们终不会因为少吃几口美味而后悔,反会因挽回一个生物演化史的奇迹、延续一段物种的历史而感到无比骄傲!

文/许隽澄 图/网络

内容资源由项目单位提供

评论
演绎无限精彩!
大学士级
皮皮虾不仅一种美味海鲜,更是浑身闪耀着高精尖科技的光芒,称得上演化史上的奇迹。希望更多的人了解虾蛄,加强对野生虾蛄、对海洋生态的保护。
2023-11-02
科普员赵鹏
少师级
说到皮皮虾,很多人都会把它和美食联系起来。然而,今天我们要说的是皮皮虾完全不同的另一面。你知道吗,外表看似普通的皮皮虾其实有着武林高手般的绝世武功,还有着孙悟空一样的火眼金睛以及外星人一样的特异功能。此外,它们的身世至今也还是一个谜
2023-11-02
科普科普知识的摇篮!
太师级
由于虾蛄的捕捉足表面结构也类似马鞍,使其有强大的机械强度,而表面的几层有机纳米材料又使其能迅速地吸收、引导能量,它的眼睛神奇之处,还在于它对偏振光的感知能力,也正是为了更好生存,适应各种环境的需要!
2023-11-02