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自然科普：平靜的水麵忽然掀起巨浪，“水猴子”又作妖了？

來源：果殼

發布時間：2022-03-23

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靜謐的湖水上，一隻鳥在空中遊蕩，在這裏它是絕對的獵手，好整以暇準備享用水中的午餐。

“該吃哪條魚好呢？”它突然衝(chong) 向水麵，瞄準了水下的獵物，但還沒等它接觸到水麵，一層又一層的波浪就從(cong) 水中掀起，幾乎將它吞沒。它隻好丟(diu) 盔棄甲連連逃竄，送別到口的午餐。

平靜的水麵下為(wei) 何乍起波浪？難道又是傳(chuan) 說中的“水猴子”作祟？其實不然，這波浪正是弱小魚群的傑作，是獵物對命運的反擊。

魚浪接魚浪

在鳥類尖尖的喙和有力的爪之下，水麵下成群結隊的小魚就像開放式自助餐。這場生存競爭(zheng) 一開始就是不公平的，但這並不意味著小魚隻能坐以待斃——數萬(wan) 條好吃的小魚團結在一起，就能像一隻無形的大手一樣攪起波浪，逆轉戰局。

魚群的成員是野花鱂（Poecilia sulphuraria），它們(men) 是一種雜食性小型淡水魚，身長不足5厘米，生活在墨西哥南部的硫磺泉，目前被IUCN列為(wei) 極危物種。

看起來很適合一口一個(ge) 的野花鱂 | iNaturalist NZ

野花鱂以愛“團建”製造波浪而聞名，但人們(men) 一直不知道它們(men) 為(wei) 什麽(me) 這麽(me) 做。通過在河邊蹲守，研究者們(men) 終於(yu) 解開了這個(ge) 謎團——原來每當捕食野花鱂的鳥類出現在水麵上空時，數十萬(wan) 條魚就會(hui) 齊心協力，一起攪出巨大的波浪。這時，每立方米水中簇擁著多達4000條魚，它們(men) 製造的每個(ge) 波浪可以持續3到4秒，一浪接一浪，魚群掀起的波浪會(hui) 一直重複長達2分鍾。

這樣的“魚浪”能趕走捕食者嗎？

野花鱂有兩(liang) 種天敵，翠鳥和蠅霸鶲。這兩(liang) 種捕食者的特點不同，翠鳥會(hui) 跳入水中捕魚，引發很大的魚浪，而蠅霸鶲會(hui) 用它們(men) 的喙掠過水麵，點殺小魚。

野花鱂的生活環境。左邊是它們(men) 的兩(liang) 種鳥類捕食者：翠鳥（上）和蠅霸鶲（下）；右邊是野花鱂魚群（上）和它們(men) 製造波浪時的活動（下）| 參考文獻[1]

研究者發現，一旦魚兒(er) 製造出了波浪，翠鳥和蠅霸鶲的捕食頻率都降低了，它們(men) 在兩(liang) 次捕獵之間的等待時間都成了原來的2倍。魚兒(er) 引發的波浪顯然給它們(men) 出了個(ge) 難題：翠鳥和蠅霸鶲不得不根據魚浪的方向切換攻擊的出發點，尋找合適的俯衝(chong) 角度，成功率也大大降低了。

野花鱂魚群製造的波浪，不僅(jin) 降低了自己被天敵吃掉的可能性，對鳥類來說其實也不無好處：波浪在警告鳥類“我們(men) 已經發現你了”，鳥兒(er) 學會(hui) 在這時果斷地偃旗息鼓，靜靜等待下一次機會(hui) ，對它們(men) 來說也是節省體(ti) 力的好方法。

魚群的生存之道

集群行動不僅(jin) 是野花鱂的存活秘籍，也是魚類最常見的生存之道。

50%以上的魚類在幼年時成群活動，成年後也有超過25%的魚類選擇過大型集體(ti) 生活。成年沙丁魚組成的遷徙魚群，甚至可以達到7千米長、1.5千米寬、30米深。

遇到捕食者時，沙丁魚群會(hui) 形成漩渦形的“餌球”，用來嚇跑捕食者 | Ed Bierman / Flickr

但成千上萬(wan) 的魚聚在一起，不是更容易被捕食者發現嗎？其實不然，海洋環境的光學特性和陸地上大不相同，光線被海水中的物質吸收和散射，導致海裏的可見距離極短，因此不管是一條單獨行動的魚，還是一大群魚，被捕食者發現的最短距離都是一樣的。

一大群魚在一起遊動，降低了個(ge) 體(ti) 被捕食的幾率。大量的移動目標造成的視覺刺激，讓捕食者很難將注意力分配給單個(ge) 獵物，這被稱為(wei) “混淆效應”（confusion effect）——簡單來說，麵前的食物太多，捕食者“挑花了眼”。

研究發現，在大嘴鱸（Micropterus salmoides）捕獵密西西比突頜魚（Hybognathus nuchalis）時，如果隻有單個(ge) 獵物，大嘴鱸會(hui) 很快抓住，隨著突頜魚群的規模增大，大嘴鱸捕獵的頻率和成功率都會(hui) 逐漸降低。

別說捕食者了，你看你也暈 | Brocken Inaglory / Wikimedia Commons

魚群的警戒效果，也比單獨一條魚好得多，這叫做“多眼睛效應”（many-eyes effect）。魚多力量大，一起行動的魚多了，更多雙眼睛一起注意周圍的環境，捕食者就會(hui) 更快被發現；警戒任務分攤到每條魚頭上，個(ge) 體(ti) “站崗”的時間就可以減少，也就有了更多進食的時間。

這麽(me) 多眼睛看著呢！| James Watt / Wikimedia Commons

除了對抗天敵，集體(ti) 生活對魚的覓食和繁殖也有幫助。

對鯉科動物的研究顯示，不管是金魚還是鰷魚，當魚群大小從(cong) 2條增加到20條時，魚群找到食物的速度會(hui) 大大加快。一些魚類需要遷徙到固定的地點交配或產(chan) 卵，成群遷徙能讓它們(men) 更快找到正確的路線。而且，成群交配也就是“大型相親(qin) 會(hui) ”，不然大海茫茫，難以找到合適的異性。

成功交配以後，雌性一同產(chan) 卵，它們(men) 產(chan) 下的卵也聚集在一起，孵化出來的後代就又能形成一個(ge) 群體(ti) ，又開始新的生命循環。

群體(ti) ：1+1>2

神奇的是，魚群絕非簡單的魚的聚合，魚群本身就是一個(ge) 有機體(ti) ，每一條魚就像其中的一個(ge) 細胞。

在捕食者來臨(lin) 時，數萬(wan) 條野花鱂突然像一個(ge) 整體(ti) 似的轟然而起，攪動水塘。仿佛受到人們(men) 察覺不到的信號的指揮，它們(men) 驟然向前，眨眼間又急轉向後，仿佛它們(men) 本身就是一隻巨人之手，抬起又落下。

魚群在不同狀態時，有著不同的形態：（1）行進；（2）休息；（3）進食；（4、5）被很多捕食者圍攻；（6）警戒周圍；（7、8）躲避單個(ge) 捕食者 | 參考文獻[3]

這種大規模的行動蔚為(wei) 壯觀，讓人不禁好奇它們(men) 是怎麽(me) 做到這麽(me) 整齊劃一的。凱文·凱利在《失控》中寫(xie) 動物集群行動的場麵時引述到：

單隻鳥或者一條魚的運動，無論怎樣流暢，都不能帶給我們(men) 百萬(wan) 鯫魚魚貫而行的密集隊列所帶來的震撼……成千上萬(wan) 條魚如一頭巨獸(shou) 遊動，破浪前進。它們(men) 如同一個(ge) 整體(ti) ，收到不可抗拒的共同命運的約束，這種一致從(cong) 何而來？

魚群的反應速度甚至比單條魚更快，這種高速反應是個(ge) 體(ti) 決(jue) 策的累加。魚群中最先看到鳥類或者被鳥類攻擊的魚，會(hui) 率先下潛逃跑。而大多數魚類有一對被稱為(wei) Mauthner細胞的神經元，在遇到外界刺激時，讓它們(men) 能在幾毫秒內(nei) 做出逃跑反射——迅速轉向、擺尾、逃之夭夭。

一旦被攻擊，野花鱂會(hui) 幾乎同時下潛，在水麵上製造出波浪 | Juliane Lukas

下潛反應，就是捕食者到來的信號，在它周圍的幾條魚看到鄰居逃跑了，就會(hui) 立刻做出逃跑反射，更外圍的魚也緊緊跟上。就像被推倒的多米諾骨牌，魚兒(er) 接連垂直向下潛水，自然就造成了水麵上的波浪——震懾鳥類其實是一種附帶作用。

鳥群也有相似的機製。

椋鳥總是成群飛行，遇到捕食者時會(hui) 一起轉彎和俯衝(chong) ，隊伍像波浪一樣變幻，躲避捕食者的攻擊。但是，這其實並不是有組織有紀律的集體(ti) 活動。群體(ti) 中的每一隻椋鳥隻關(guan) 注周圍7隻鳥的行動，它們(men) 所做的事情很簡單——跟著自己的鄰居，讓自己的速度和它們(men) 一樣。每隻鳥都奉行這條簡單的原則，信號卻隨著每隻鳥的運動變化，得以在整個(ge) 鳥群中迅速傳(chuan) 播。轉彎信號傳(chuan) 遍一個(ge) 400隻椋鳥組成的鳥群，隻需要不到0.5秒。