实验探究

付梓兴

1问题和困惑

同学们，你们有没有过这样的经历：早上睡得正香，妈妈闯进房间大喊“起床啦”，随即拉开窗帘，明亮的阳光刺得人睁不开眼，你马上就扭头、拉被子、蒙头，只想继续睡。人是这样，鱼也会如此吗？有一天，我半夜醒来开灯，发现家里养的孔雀鱼在缸里四散奔逃，像是被吓着了似的，它们是被惊醒了吗？它们醒来后还能睡得着吗？它们是会像我一样蒙头继续睡，还是失眠再也睡不着呢？这些问题无论怎么查都没有找到令我满意的答案。要是能亲自做实验研究一下就好了。

2实验机会

后来，我参加了国家自然博物馆“小小研究生”暑期科学探究班，其间，我了解到有往期的学员研究过鱼类的“睡眠规律”，但鱼类被唤醒之后是会“失眠”还是“倒头继续睡”，从来没有人研究过。然后，针对这一问题，我与老师进行了详细讨论。

3实验时间与实验对象

确定实验时间

实验之前我首先要确定一点：鱼究竟会不会睡觉？到底什么时候睡，什么时候醒？只有明确了这个问题，才能挑选合适的时间把它们唤醒，观察它们后续还会不会继续睡。为此，我打算在一个昼夜周期（24小时）内，取上午10点、下午2点、晚上7点，晚上11点、凌晨5点这五个时间点，观察鱼的状态和行为，进行对比，以此发现它们何时睡觉。

确定实验对象

我要研究哪几种鱼呢？老师带我去水族馆实地观察了一圈，在老师的指导下，我仔细观察了每种鱼的行为，包括游动姿态、鱼鳍的摆动、呼吸时鳃盖的张合、见到人的聚集反应等。最终确定了4种鱼作为研究对象，并明确了它们的观测指标。

根据这些观测指标，我们准备了计时器、卷尺、马克笔、样方这些实验器材。实验正式开始！

4实验过程

摸清鱼类作息规律，确定睡眠时间点

经过一昼夜的观察，我记录了好几页数据，整理成图后，这4种鱼的作息规律便清晰地呈现出来：

根据图1、2可知，黑鳍鲨的尾鳍摆动频率和游速在下午2点同时达到最高，表示最活跃，而在晚上11点最低。通过查阅资料得知，黑鳍鲨需要一刻不停地游动来保持呼吸，所以即使在夜里，它们也不能停下，仅是处于一种比白天相对平静的状态。

根据图3、4可知，锦鲤尾鳍摆动频率在上午10点最快，对人的反应也是在同样时间最敏感，而在夜晚，尤其是凌晨，锦鲤几乎全趴在池底处于静止不动的状态，对人的靠近也几乎无反应，处于类似“睡眠”的状态。

根据图5、6可知，血鹦鹉鳃盖开合和胸鳍摆动频率均在下午2点最高，晚上11点最低，这个规律跟黑鳍鲨十分一致。

银龙鱼的行为规律跟另外3种鱼相似，它的折返频率在夜间较低，处于“休息”状态，而白天较高，处于活跃状态。可奇怪的是，银龙鱼的折返次数居然在凌晨5点是全天最高的（图7所示），这令我百思不得其解。后来跟老师交流得知，银龙鱼是一种精神十分“敏感”的鱼类，突然的惊扰和刺激容易让它们受到较大的惊吓。这时我回忆起凌晨5点我观测前，水族馆上班的师傅刚刚把照明灯打开，有可能是突如其来的光照让它们处于紧张状态。

根据以上的实验结果，我发现4种鱼均在夜间进入“睡眠”状态，而且基本在晚上11点处于最平静的状态。所以我计划选取晚上11点作为下一步唤醒它们的时间点。

“失眠”还是“回笼觉”？

在老师的安排下，我晚上11点带着强光手电，悄悄地“溜”进了水族馆，为的是不把“熟睡”的鱼意外唤醒。一切准备就绪后，我打开强光手电，依次强制唤醒这4种鱼，同时观察记录它们行为指标的变化。

首先从直观上明显就能看出来它们被惊醒了，黑鳍鲨溅起水花、发出声响，出现剧烈摆尾情况；锦鲤遇到光照直射时会游走，躲避灯光直射；血鹦鹉也有避光情况，会向水族箱底和边缘游动，躲避光照直射；银龙鱼在强光刺激下反应较大，甚至出现了跃出水面的情况。

根据图8可知，所有的指标都有了大幅甚至成倍增长，说明它们都被突如其来的强光“唤醒”了。有趣的是，锦鲤行为的变化更为明显，黑鳍鲨的变化最小，我推测可能是因为黑鳍鲨必须每时每刻保持游动以维持呼吸，即便在最平静的凌晨，其尾鳍摆动仍有着一定的基本频率，而锦鲤在凌晨几乎处于静止不动的状态，尾鳍摆动频率趋近于零，因此稍有光照其摆动频率就会有较高倍提升。