鲨魚,一種古老的海洋生物,擁有各種驚人特性,令科學家驚歎不已,
地球上最早的鲨魚出現于距今42億多年前,比恐龍出現的時代還早。到侏羅紀,現代類型的鲨魚已經形成。
在漫長的歲月中,鲨魚繁衍分化出440多個不同的種類,小到只有17厘米長的深海燈籠鲨,
深海燈籠鲨
大到長約12米以濾食小魚小蝦爲生的鯨鲨。
鲨魚分布在世界各地的溫帶和熱帶海洋中。除了格陵蘭鲨等極少數鲨魚之外,
格陵蘭鲨
幾乎沒有能在寒帶生存的鲨魚。鲨魚一般在20℃以下的水溫中就不太有活力。
除了少數幾種既可生活在海水中,也可生活在淡水中的鲨魚,如公牛鲨
公牛鲨
和河鲨之外,鲨魚通常只生活在海水中。有的鲨魚擁有深入水下2000米的能力。
不同種類鲨魚的食性不同,有的屬于肉食類,吞噬海豹、淘角甚至人類,有的只吃浮遊生物。
一些廣爲人知的鲨魚種類,如大白鲨、
大白鲨
虎鲨
虎鲨
和錘頭鲨等,
處于海洋生物鏈的頂端,是海洋中“頂級”的掠食動物。
大約有30種鲨魚會主動攻擊人,其中有7種可能致人死亡,其他的因體形和習性的關系,對人來說具有危險性。
最新研究揭開鲨魚強大嗅覺之謎
鲨魚是一種通過敏銳的嗅覺發現獵物的動物,而且它們對血腥味的敏感程度令人吃驚——有的鲨魚甚至能聞到500米之外一滴血的血腥味。那麽,鲨魚的強大嗅覺是從哪裏得來的呢?一項最新研究證明,鲨魚頭部兩側鼻孔上的兩個氣味感受器的氣味感知延遲時間小于05秒(即氣味從鲨魚的一個鼻孔到達另一個鼻孔的時間間隔),鲨魚由此成爲非常有經驗的“獵人”,它們會在第一時間奔向首次感知到的氣味的方向。
研究人員在一個放滿海水的大魚缸裏對鲨魚進行研究,發現鲨魚依靠氣味和水流組合起來的定向線索做出判斷,以發現它們的獵物。如果獵物氣味到達其兩側鼻孔的延遲時間在0.1到0.5秒之間,鲨魚的腦袋就會側向第一次聞到氣味的方向;如果延遲時間大于1.0秒,或者獵物氣味同時到達兩側鼻孔,鲨魚就會向右拐或者向左拐。
這一研究結果推翻了之前普遍流行的一種觀點,即動物跟蹤氣味是以氣味濃度爲導向。長期以來人們一直認爲,大多數動物的鼻孔或觸角上有兩個氣味感受器,動物對兩個氣味感受器所感受到的氣味濃度進行比較,然後奔向信號較強的方向。
鲨魚嗅覺之謎的新發現給人們帶來了新的啓示,也許可據此原理制造出更容易發現化學物質泄漏的水下機器人。以往設定的機器人程序是根據氣味濃度來追蹤化學物質泄漏源的,但這些機器人的效率明顯不如鲨魚這樣的動物。如在墨西哥灣的石油泄漏事件中,主要的、明顯的泄漏源比較容易被發現,但較小的泄漏源則難以被發現。
鲨魚是一種古老的海洋生物,擁有各種驚人特性,令科學家驚歎不已。近年來科學家對鲨魚的研究取得了若幹新的進展。
雷克斯暴龍難敵遠古巨齒鲨
雷克斯暴龍,又稱霸王龍,是一種大型肉食性恐龍,身長約13米。如果我們讓遠古時代的鲨魚與雷克斯暴龍對決,勝負會如何呢?最近,澳大利亞和美國的研究人員運用計算機模擬技術,對遠古時代的巨齒鲨和恐龍留下的撕咬痕迹進行分析,結果顯示,雷克糯暴龍的咬合力大約爲3.1噸,比如今生活在地球上的大白鲨厲害得多。個體較大的現生大白鲨的咬合力可達1.8噸,而大型非洲獅的咬合力約爲560千克,人類的咬合力約爲80千克,大白鲨無疑是地球現有生命中力量最強大的生物。然而,與遠古時代的巨齒鲨相比,雷克斯暴龍可謂小巫見大巫——龐大的巨齒鲨長可達16米,重可達100噸,它們巨大的牙齒一咬之下産生的咬合力竟高達10.8噸至18.2噸!由此可見,遠古巨齒鲨才是地球有史以來最可怕的食肉動物。
研究人員首先利用計算機模擬技術獲得了遠古巨齒鲨的頭骨和肌肉組織的解剖學和生物力學數據,然後在X射線斷層掃描儀(CT)生成圖像的基礎上,創建了一個2.4米長的雄性巨齒鲨頭骨的三維模型。並利用成像和分析軟件重建了巨齒鲨巨大的頭骨、颚骨和肌肉。隨後,研究人員運用數字化技術模擬不同場景,最終揭示了這種巨大海洋掠食動物巨大的咬合力。
鲨魚是人類的遠親
鲨魚是人類的遠親,鲨魚和人類擁有共同的祖先。這是科學家的一項最新研究成果。
新加坡科學家通過比對基因組和染色體並進行基因測序,得出結論:至少有一個種類的鲨魚擁有好幾種與人類非常相似的基因,這種與人類共享幾種基因的鲨魚就是象鲨。
象鲨
研究證明,象鲨的基因組與人類有著很多相似之處,甚至超過在進化樹上與人類更接近的其他一些物種如硬骨魚類。
研究人員同時還對河豚、雞、老鼠和狗等動物的基因進行了分析對比,結果發現,人類與老鼠、狗和象鲨相似的基因共有154個。人類基因與老鼠和狗的基因之間的相似性在意料之中,因爲三者同屬于哺乳動物,但鲨魚屬于軟骨魚綱,而且在形體上與哺乳動物幾乎沒有相似之處。
進一步的研究還發現,鲨魚和人類擁有某些相同的生理和生物化學反應。比如,在繁殖方式上,象鲨和其他鲨魚以及人類都是體內受精,而硬骨魚類則是體外受精;鲨魚和人類的免疫系統非常相似;鲨魚擁有在哺乳動物中發現的全部四種白細胞;一些鲨魚繁殖後代的方式與哺乳動物相同,是胎生而非卵生。
鲨魚是現存最古老的擁有脊椎的有颚動物,對它們的研究有可能揭開人類和其他哺乳動物的進化之謎。
鲨魚血容量隨環境變化
最新研究發現,鲨魚可以根據海水鹽濃度的變化,對其體內的血液和體液的含量進行調節。也就是說,鲨魚體內的血容量可隨環境發生變化。
鲨魚通過鰓吸取海水,同時也飲海水和排出尿液,以使身體系統適應周圍的環境。因此,對于鲨魚來說,體液調節的重要性與人類十分相似,如果沒有對體液含量和包括心血管和腎髒系統在內的其他生理系統的適當調節,鲨魚就無法讓身體功能達到最佳狀態。
加拿大科學家最近發現,生活在低鹽或淡水環境中的鲨魚的血容量明顯高于生活在鹽水環境中的同類。顯然,爲適應低鹽和淡水環境,鲨魚在進化過程中不斷演化,使其體內血漿含量增高,而細胞數量保持不變,最終使得血液濃度較低。
研究人員在對牛鲨、竹鲨、
竹鲨
角鲨
角鲨
和其他一些種類的鲨魚進行研究後發現,鲨魚至少通過以下幾種方式調節血液和體液含量:
大口飲水。鲨魚會讓海水進入具有可滲透性的腮,但這種滲透方式有時對鲨魚來說還不夠,因此有兩種角鲨,當它們從含鹽量爲80%的海水進入含鹽量爲100%的海水時,會像人類在口渴時的表現一樣,大口大口地吞咽海水。在環境變化導致身體缺水的情況下,飲水是一種非常有效的調節措施。
增減排尿量。隨著血壓的升高和下降,鲨魚的腎髒系統也開始加速運轉,通過增加或減少排尿量,排出或留住水分。
以對鹽濃度改變了的水體環境作出反應。
排出多余的鹽分。鲨魚的直腸腺是由專門化的鹽分分泌組織構成的。起到輔助腎髒工作的作用。鲨魚的腸道系統在維持體液平衡中也起著重要的作用。盡管鲨魚生活在一望無際的海洋環境中,但如果海水含鹽量過高,它們也可能脫水。當出現這種狀況時,鲨魚的腸道系統就會加緊運轉起來,在留住水分的同時排出多余的鹽分。
科學家指出,全球變暖有可能令鲨魚面對嚴峻挑戰,但鲨魚在漫長的進化歲月裏所獲得的複雜的身體變化機制可以令其不斷適應變化的環境。
發現鯨鲨“男孩俱樂部”
鯨鲨是一種全身覆蓋著醒目條紋和斑點的鲨魚種類,至今科學家對它們所知甚少。鯨鲨主要分布于印度、菲律賓、澳大利亞、墨西哥、印度尼西亞等地區的熱帶和暖溫帶海域。在20世紀80年代中期之前,被確定並發現的鯨鲨數量不到350頭,但此後人們在澳大利亞西部的尼加盧海岸線附近海域發現了大群鯨鲨。
研究人員發現,在每年的3至4月,當大量珊瑚蟲産卵之後,有多達200頭的鯨鲨集結在尼加盧附近海域的珊瑚礁周圍,並在那裏停留達3個月之久。研究人員將這種盛況稱爲“男孩俱樂部”,因爲出現在這裏的鯨鲨中有約85%是身長不超過8米的未成年的雄性鯨鲨,其中約有2/3是往年曾經來過這裏的,1/3是第一次來到這裏的。雄性鯨鲨成年時身長可以長到8至9米,它們中的大部分在成年後就不再到這裏來了,替代它們的是一些更小的個體。研究人員推測,成年後的鯨鲨可能忙于在茫茫大海裏尋找它們的伴侶。
鯨鲨是“大嘴巴”濾食性動物,擁有數以千計的小齒,但這些小齒不是用來進食的。
它們以磷蝦、螃蟹幼體、水母和珊瑚卵爲食。鯨鲨一邊在水中遊動,一邊張開一米寬的大嘴巴,大口大口地吞進海水,然後通過細密的“鰓耙”過濾海水,將小到1毫米的食物過篩截留下來。研究人員觀察到鯨鲨偶爾會將身體垂直懸在海中進食,他們猜測這是一種節省體能的辦法。更罕見的是,有時候幾頭鯨鲨會聯合起來,張開大嘴沖向由無數磷蝦結成的一個“磷蝦球”。
尼加盧附近海域水體清澈,人們很容易發現鯨鲨的存在,有時從天上飛過的飛機上也能看見它們。不過,鯨鲨通常喜歡潛伏在較深的海水中,最深可達水下1500米。沒人知道它們爲什麽要潛遊到如此深的水下。專家猜測,它們這麽做可能是爲了覓食,深海強大的海流有利于它們長途潛遊數千千米。
人們對鯨鲨所知甚少的原因之一是,當鯨鲨抵達某一海水深度後,安放在其身上的衛星跟蹤發射器會因受到巨大的海水壓力而暫時失去作用,直到鯨鲨再次向海面上浮時才重新開始向衛星傳輸數據。另一個原因則是,衛星跟蹤發射器常常會脫落,因此全程跟蹤鯨鲨非常困難。目前研究人員已跟蹤到它們從尼加盧到聖誕島、印尼和東帝汶的路線,但之後它們的去向仍然是一個謎。
鯨鲨的壽命很長,它們可活到百歲之年,成熟年齡在30歲左右。雖然人們知道鯨鲨是體內受精,但對于鯨鲨的交配習性。以及繁殖時間和地點等還是了解不多。迄今只有一頭懷孕的雌性鯨鲨被漁民發現並捕獲。在這頭雌性鯨鲨的肚子裏共發現了300多頭與母親長得一模一樣的將要長成的幼仔。如此看來,鯨鲨繁育後代的方式有點像海龜:産下大批幼仔,卻只有極少數能夠存活下來。
若幹年前,人們在菲律賓棟索爾島附近捕到一頭只有38厘米長的鯨鲨幼仔,並在進行拍照存檔後,將其重新放回海裏。這頭鯨鲨幼仔的發現表明,這一地區海域很可能是鯨鲨的“育嬰區”。遺憾的是,仍然沒有發現大批雌性鯨鲨的蹤迹。
像尼加盧這樣的“男孩俱樂部”,在其他地方也多有出現,通常與季節性食物大量出現有關,如珊瑚蟲産卵期、桡足類動物大量繁殖的季節等。但是。科學家一直沒有觀察到雌性鯨鲨成群聚集的情況。爲了弄清楚雌性鯨鲨的神秘去向,科學家做了積極的努力,終于在加拉帕戈斯群島有了激動人心的發現:在那裏發現了幾處雌性鯨鲨聚集的地方。與尼加盧不同的是,加拉帕戈斯附近海域的鯨鲨都在接近海面的地方活動,因此比較容易被發現。雌性鯨鲨在那裏下潛到20~25米處覓食,富含營養物質的上湧水流中包含有它們所需的食物。佩戴水中呼吸器的潛水者可以發現它們。
爲什麽雄性鯨鲨和雌性鯨鲨分處不同海域進行“集會”?科學家至今尚未找到答案。
充滿謎團的鲨魚
地球上最早的鲨魚出現在距今4.2億多年前,比恐龍出現的時間還早。鲨魚經曆漫長的歲月演化至今,分化出衆多的種類,擁有了各種驚人的特性。那麽,它們究竟憑借什麽樣的生存機制和策略,成爲海洋生物鏈中的“預級”成員?
鲨魚的軟骨、牙齒和尾巴
同硬骨魚和陸地脊椎動物相比,鲨魚的骨骼有很大的不同。鲨魚以及其他軟骨魚類的骨骼都是由軟骨和結締組織構成的,骨質密度只有硬骨的一半,這樣使骨骼重量大爲減輕。可節省身體能量。但是,由于沒有由肋骨支撐的胸腔。鲨魚如果到了陸地上,就會被自身的重量所壓垮。
鲨魚的牙齒處于不斷的新舊替換中,
有些鲨魚一生中掉落的牙齒多達30000顆。替換速度也各不相同,短則8至10天,長則數月。大多數鲨魚的牙齒每次替換一顆,而一種叫做雪茄鲛的鲨魚(別名巴西達摩鲨),則是整排牙齒同時替換。
巴西達摩鲨
鲨魚牙齒的形狀取決于它們的食物種類。以軟體動物和甲殼類動物爲食的鲨魚長有密集而扁平的牙齒,方便粉碎甲殼;以魚類爲食的鲨魚長有針狀牙齒,方便捕抓滑溜溜的魚;以哺乳動物等大型獵物爲食的鲨魚的牙齒比較複雜,下排牙尖銳鋒利,用于抓取獵物,上排牙呈三角鋸齒狀,用于撕扯切割獵物;而以浮遊生物爲食的鲨魚如姥鲨,其牙齒已經大爲退化,基本上不能發揮牙齒的功能了。
鲨魚有著非常獨特的尾巴,不同種類的鲨魚爲適應不同的環境,其尾巴也有所不同。但總的來說,魚尾可産生推力和速度。所以尾巴的形狀至關重要。虎鲨的尾巴上方有一個很大的圓形突出物,可令虎鲨在捕獵時扭身轉動時産生極大的爆發力量。而鼠鲨尾巴上的圓形突出物則位于尾巴下方,有利于它們在捕殺鲭魚和鲱魚時,始終能與快速逃竄,的大群獵物並駕齊驅。有些鲨魚的尾巴則另有用途,如長尾鲨以魚類和鱿魚爲食,其長而強有力的尾巴可用來驅趕魚群,甚至將它們擊暈。
鲨魚的速度、智力和睡眠
鲨魚的遊泳速度平均爲每小時8千米,但在捕食和發動攻擊時,速度可高達每小時19千米。尖吻鲭鲨是鲨魚中速度最快的,
尖吻鲭鲨
也是所有魚類中速度最快者之一,爆發速度可高達每小時50千米。大白鲨的速度爆發力也相當可觀,它們之所以能成爲鲨魚中的速度冠軍。可能得益于它們是溫血動物的緣故。
人們曾普遍認爲鲨魚只是受本能驅使的“獵殺機器”,但最近有研究表明,許多種類的鲨魚擁有解決問題和社交的
能力,而且極富好奇心。鲨魚的大腦重量與身體重量之比與哺乳動物和鳥類相似。1987年,有人在南非海灣附近發現。一群多達七頭的大白鲨同心協力搬動一頭因擱淺死亡的鯨魚到深水區域食用。鲨魚還會進行玩耍嬉戲性的活動。經常有人看到鼠鲨以海帶爲玩具,互相之間玩追逐遊戲。
一些鲨魚趴在海底憩息時眼睛一直是睜著的。鲨魚休息時不再使用鼻孔呼吸,而是通過噴水孔呼吸。在海底休息的鲨魚如果試圖利用鼻孔呼吸,吸入的將是沙子而不是海水。許多科學家認爲,這是鲨魚擁有噴水氣孔的原因之一。白斑角鲨利用其脊髓而不是大腦來調節遊泳活動,所以它們在睡眠中也能繼續遊泳。鲨魚睡眠的方式可能與海豚相似,兩半大腦輪流休息,在任何時候都能保持一些意識和大腦活動。
鲨魚的驚人能力
從會僞裝,到擁有電信號感應能力,從極富攻擊性到能與小魚和平共處,鲨魚的各種特性令人眼花缭亂,驚訝不已。
僞裝能力 大約有50種鲨魚能夠發射出奇特的光線,可令它們在掠食動物或獵物面前瞬間消失不見。研究人員發現,一種叫做天鵝絨肚皮燈籠鲨的鲨魚。可從其身體下方發射光線,模仿周圍環境的自然光線,無論是捕獵者還是獵物,都會在毫不知隋的情況下被它們所迷惑。
超感能力 鲨魚擁有各種絲毫不遜于人類的感知能力。比如,有的鲨魚對電信號具有超感能力,它們的身體對于受傷或被困之魚發出的電信號極其敏感;有的鲨魚的眼睛能夠控制光線,很好地適應黑暗的海底環境,看清楚水下的情況;有的鲨魚有著敏感的嗅覺,能夠感知到水裏化學成分的變化;有的鲨魚擁有令人難以置信的觸感,能夠感知到水體中微小的變化;有的鲨魚有著敏銳的品嘗食物的味覺,它們會先咬一口獵物,以確定是否值得花力氣去獵取;有的鲨魚能夠敏銳地感覺到身邊任何物體的活動。鲨魚擁有如此多樣的感官能力,難怪它們作爲地球上最古老的生物之一,能夠在數億年的物種盛衰演變中一直延續到今天。
長期記憶能力 擁有如此多樣的感官能力,鲨魚在海洋中似乎已經非常具有優勢了。然而,鲨魚給我們帶來的驚奇還遠不止于此。比如虎鲨,它們顯然擁有令人難以置信的記憶能力,特別是那些曾經發現過美味食物的好地方,對它們來說是很難忘記的。虎鲨會記住上一次獲得美味食物的地方,以後會多次舊地重遊,哪怕相隔在千裏之外。加拉帕戈斯群島附近的鲨魚也能記得上次找到美味食物的位置,雖然它們不像虎鲨那樣能夠找到千裏之外的地方。
自信心和冒險精神 從鲨魚令人難以置信的各種感官能力、記憶能力以及其他能力來看,它們的自我感覺一定很不錯,俨然擁有海洋中誰也招惹不起的霸王之氣。最近一項研究揭示的鲨魚的自信心和冒險精神令人吃驚:一些種類的鰓鲨會潛入250米深的水下,去享受研究人員投到海底的畜體。爲了獲取食物,這些鲨魚會勇敢地進入死亡地帶,那裏的含氧量極低,遭遇窒息嚴重後果的可能性很大,但它們爲了食物義無反顧。雖然一些鲨魚喜歡刺激,但研究表明,某些深度對于即使是最自信的鲨魚來說,也太深、太過危險了。
六鰓鲨
溫柔一面 鲨魚也有溫柔的一面。一些鲨魚可以和小魚和平相處。比如,在魚鷹珊瑚礁,1100多頭鲨魚蔚爲壯觀地聚集在那裏,原來那裏是一個“鲨魚清洗站”,海中霸王鲨魚在這裏顯得很隨和很溫柔,它們采取垂直姿勢,示意小魚兒們靠攏過去,它們立在那裏顯然是等著被“清洗”。研究人員發現,這裏從沒發生過鲨魚吃小魚的事情。如此看來,鲨魚很看重這一清潔過程,對讓它們受惠的小魚心懷感激,所以不會去傷害它們,小魚們則以鲨魚身上的雜物爲食,在客觀上幫助鲨魚清除掉身上的黏液、藻類以及壞死的組織。也許鲨魚並不如我們想象的那麽凶惡,那麽壞,特別是在這種于它們有益的情況下,鲨魚也表現出了極其溫柔和善的一面。