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2023 年 07 月 06 日 星期 放大 缩小 默认 
科普中国

海底星空:鱼类集群行为构成的浪漫景象

刘小峰

  近日,电影《消失的她》正在热映,电影中出现的海底星空受到了人们的广泛关注。在电影中,我们可以看到成群聚集的鱼儿游来游去,形成漩涡的形状,在微弱的光照下晕染出五颜六色的光芒,好似文森特·梵高《星空》中天空的形象。人们在惊叹之余,不禁好奇:海底星空是真实存在的吗?

  海底星空的形成原因

  我们所说的海底星空其实是一种神奇的自然现象,海洋中的鱼类喜欢成群结队,这种集群行为造就了我们所看到的海底星空。

  其中,发光生物体如发光水母、发光珊瑚、发光蠕虫等,会通过自身发光来吸引猎物或伴侣,或者是用于自身的保护。这些生物体发的光是由特殊的细胞和发光物质产生的,能够呈现出各种颜色。

  此外,海底还存在一些能够产生化学反应的物质,如氧化铜、碘化铜、硫酸铜等金属盐,它们会在光的照射下发生化学反应,产生出蓝色或绿色的光芒。

  当这些光芒在涡旋集群的鱼群鳞片上形成漫反射,就会呈现出璀璨的星空般美景。海底星空不仅是大自然的奇观,也是海洋生物的生命表现和生态环境的体现。

  鱼类集群意义丰富

  世界上有记载的鱼类2万多种。据估计在这些鱼类中,生存期间都集结成群的占25%,仅在稚鱼阶段集结成群的占50%,这些数字表明,鱼类的集群现象相当普遍。

  科学家利用船舶和飞机对鱼群大小的调查发现,日本海鲐鱼群大多由5万~10万尾个体鱼组成。当几万尾的鲐鱼群浩浩荡荡出现时,水色竟呈现紫红色或紫黑色。最大的太平洋鲱鱼群竟有100万~300万尾。显而易见,这些鱼群都非常大。生物学家普遍认为,集群行为是鱼类经过长期自然选择而被保留下来的一种适应性,对鱼类的生存起着十分有利的作用。

  在生物学意义上,集群行为不仅可以减少饵料鱼被捕食鱼发现的概率,而且还会减少已被发现的饵料鱼遭到捕食鱼成功捕杀的概率。也许我们会认为,由几千尾甚至几万尾鱼组成的鱼群十分显眼,但实际上,在浩瀚的海洋中,一个鱼群并不比一尾单独的鱼更容易被捕食鱼发现。这是因为鱼群所处环境的光学特性特殊。

  由于海水中悬浮微粒对光线的吸收和散射,物体在水中的可见距离是非常有限的,即使在特别清澈的水中,物体的最大可见距离也只有大约200米,而且这个距离与物体的大小无关。假如鱼群的个体数为1000尾,对其中的一尾鱼来说,被发现的概率仅为这1000尾鱼分散时的千分之一。由此可见,鱼群组成的个体越多,个体鱼被发现的概率也就越小。

  在长期的进化过程中,处于开阔水域中的小鱼为了应付海中缺乏遮蔽物的不利环境,便一尾跟着一尾,相互遮挡,从而形成了群体。当它们受到攻击时,鱼群会变得更加密集。此时,捕食鱼也许会把小鱼组成的密集鱼群看成“庞然大物”,这样一来,小鱼遭受攻击的机会就会大大减少,虽身处险境却安然无恙。对数量众多的小鱼来说,“成群结队”能够增加安全系数,保证它们在“大鱼吃小鱼”的环境里生存和发展。

  此外,集群行为在鱼类的生活中还具有其他各种各样的作用。

  首先,与单独的个体鱼相比,鱼群对不利环境变化有较强的抵抗能力。这种集团抵抗机制是由鱼体表所分泌的黏液决定的。集群行为不但能增强鱼对毒物的抵抗力,而且还能降低鱼的耗氧量。

  从水动力学的观点来看,鱼在水中集群游泳可以节省个体鱼的能量消耗,游泳中的鱼所产生的涡流能量可以被紧跟其后的其他鱼所利用。因而,鱼群中的个体鱼就可减少游泳所消耗的能量,顺着涡流的推力不断前进。

  科学家发现,集群行为在鱼类的洄游过程中也有一定的适应意义,甚至平常单独生活的鱼在洄游时也集结成群。集群性的鱼类也许能更快找到洄游路线,因为较易发现某些定向标记。而集群行为在产卵时的作用也很明显,同一种鱼只有在同一场所集群,才可能使卵子和精子有足够大的相遇机会。而且许多个体鱼聚集在一块进行交配、产卵,在遗传因子扩散方面也起到了某些作用。

  鱼类集群种类多样

  鱼类集群根据其产生原因的不同,一般可分为四类:生殖、索饵、越冬和临时集群。

  由性腺已成熟的个体汇合而成的鱼群,称为生殖鱼群或产卵鱼群。其群体的结构一般为:身长基本一致,性腺发育程度也基本一致,但其年龄则不一定完全相同。此外,生殖鱼群群体的密度较大,也较为集中和稳定。

  根据鱼类的食性,捕食其爱好的饵料生物为目的鱼群,称为索饵集群。索饵集群的鱼类其食性相同。一般来说,食性相同的的同种鱼类,其体长一般相近;不同种类的鱼,往往为了摄食相同的饵料也聚集在一起。

  越冬集群由于环境温度条件的改变,集合起来共同寻找适合其生活的新环境的鱼群,称为越冬集群。在越冬场集群的鱼,依其食性和肥满度的不同,有停止摄食或减少摄食的现象。

  临时集群当环境条件突变或遇到凶猛鱼类时,引起的暂时性集中的鱼群称为临时集群。尤其是当遇到温度、盐度梯度的急剧变化或遇到有鱼类忌食和不能吞食的大量生物以致凶猛鱼类出现的情况时,鱼群的集群行为会更加明显。当环境条件恢复正常时,它们又可能离散、正常生活。

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