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有只蝴蝶海里游

2019-05-17五月梅花

科学大众(中学) 2019年3期
关键词:小虾黏液猎物

五月梅花

Karen osbom是一位在美国史密森研究所工作的海洋动物学家,她在墨西哥和加利福尼亚海岸潜水的时候拍摄到了一系列前所未有的迷人生物照片,这种生物就是海蝴蝶。

有足不走路

海蝴蝶是一种软体海生动物,中文学名叫“蟠虎螺”,也被称为翼足类,与蜗牛一样。但它们是用强健的“翅膀”游过海洋,而不是在地上爬行。实际上,海蝴蝶是适应了两极附近环境的海洋蜗牛,它们的正式名字叫翼足螺。虽然叫螺,但有些海蝴蝶已经没有壳了,有些虽然有壳却纤细透明。海蝴蝶的“翅膀”是一对翼状瓣,这其实是它们的侧足,它们就用翼状瓣在水中游荡。海蝴蝶个头很小,一般都在1厘米以内。别看它们个头不大,却以其他海洋小动物为食呢。它们一般生活在海水表层,也有生活于深达200米水下的。在南北极海域的食物链中,海蝴蝶占据十分重要的位置。上至北极熊,下至海洋里的鱼类,都离不开海蝴蝶。

Karen Osborn的研究团队在一个透明的水箱上装了4台高速摄像机,第一次抓拍到了海蝴蝶自由游动的细节。为了观察水流的变化,她还在海水中混入极小的微粒,另外还使用了2台激光射灯。Karen Osborn一共在水槽中放了20只海蝴蝶,希望它们“飞”到相机前。在4次拍摄中,海蝴蝶只有1次恰巧处于最佳拍摄角度上,Karen Osborn感到很惊讶,因为通常大多数浮游生物会借助阻力,用它们船桨般的附属肢体向前游,而这些海蝴蝶却拍打着翅膀式的侧足往上升。当它们的翅尖画出8字型的图案时,研究团队的所有成员都忍不住惊呼起来。

海蝴蝶怎么觅食

海蝴蝶最吸引眼球的地方是它们头顶上的一对像翅膀一样的翼状瓣侧足。海蝴蝶用这对“翅膀”游来游去,并通过位于“翅膀”上方布满黏液的网获取食物。与织网的蜘蛛不同,海蝴蝶有一种特殊的器官,叫做内腔体,它能分泌黏液,并将这些黏液附着在翅膀形状的侧足上。黏液网就像厨房水槽排水管中的过滤器,完美地捕获某些食物颗粒,而根据颗粒的大小、形状或表面性质完全排斥其他颗粒。研究人员发现,当出现棒状和球形食物颗粒的混合物(形状不同但尺寸相似)时,这种黏网筛选器会优先选择球形颗粒。海蝴蝶挑食可能会对生物地球化學循环产生深远的影响,尤其是考虑到不断变化的海洋环境。

海洋温度、营养物质的可用性以及猎物的类型和数量等环境因素,会影响海蝴蝶出现的时间和地点,它们停留的时间以及它们对海洋食物网的影响。海蝴蝶不捕获所有猎物的事实,对碳在海洋中的移动有着重要的影响。在海蝴蝶进食后,它们会将未消化的食物颗粒打包成黏液结合的粪便颗粒或其他废弃物。用黏液重新包装猎物颗粒,可以将小猎物集中到更大的聚集物中,使它们更快地下沉。这最终将有机物质转移到海洋深处,可能会储存数年甚至数个世纪。沉入海洋深处的物质,对于生活在海洋表面附近的大多数生物来说是无法获得的。海洋学家感兴趣的是物质如何在海洋中运动的,以及这个过程是如何被生物体调节的。海蝴蝶可能是这个循环中被忽视的一部分。

研究海蝴蝶有什么用?

海蝴蝶与蜗牛、海螺一样属于腹足纲,为什么它们没有足和坚硬的外壳,而拥有一对“翅膀”呢?这和它们的生活方式相关,它们过着一种浮游生活,足部慢慢变成了“翅膀”。研究海蝴蝶的游动方式能更好地理解昆虫的飞行。像果蝇这类昆虫翅膀摆动太快了——每秒100下,在空气中难以追踪,因此不利于研究。海蝴蝶相对来说就慢了很多:平均每秒2.5下。研究人员介绍,他们能看见由它的翅膀扇动而形成的漩涡。海蝴蝶另一个独一无二的特点就是它的侧足向前或向后拍,在水下,它的侧足每拍打一次,就与身体形成一定的角度,最高能达到60度。这能帮助它不再需要通过每一次划水来让自己移动,而是依靠翅膀式的侧足摆动使水流产生浮力让它上升。美国南佛罗里达大学的研究人员认为,这个独特的推进机制可以被纳入新的微型飞行器的设计中。研究人员认为,在数百万年优胜劣汰的自然选择中,动物进化出了最佳行动方案,在水中以最省力的方式游动。海蝴蝶的足不发达却长出一对“翅膀”,螺壳要么根本没有了,要么就起不到什么保护作用。这是为什么呢?原来海蝴蝶不像其他腹足纲类那样爬来爬去,在水中游来游去似乎比爬行要好很多。海蝴蝶有很多种,中国有近40种,不同的海蝴蝶长相也会相差很大。

海蝴蝶在水中拍打翅膀式的侧足,动作就像昆虫蓟马或苍蝇一样。研究人员发现,在北极圈和南极圈海域的海蝴蝶静止时会沉在水底,如果想在水中浮游,它们就会分泌出黏液保持悬浮。即使5.5亿年前腹足纲和昆虫纲就从同一个祖先分化开来,但海蝴蝶仍然和苍蝇一样扇动翅膀,翅膀碰到一起后,再迅速分开。这表明,有的动物运动方法的进化是相同的。尽管在水中,海蝴蝶仍然可以像苍蝇在空中飞行一样,自由翱翔。当鱼儿遇到背着海蝴蝶的小虾,小虾会安然无事。把海蝴蝶从小虾的背上拉下来,小虾立刻就成为鱼的“盘中餐”。世上万物都是相生相克的,海蝴蝶也有天敌,那就是海天使。海天使通体透明而且体形非常小,生活在北极、南极等寒冷海域的冰层之下,温暖海域的海天使个头更小。

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