撰文 | 阿嫻
審校 | Ziv
你會(huì)畫魚嗎？
隨便找一個(gè)小朋友，畫出來的估計(jì)都是左圖這種有著尖尖的嘴和細(xì)長身體的魚，很少見到有人把魚身畫成一個(gè)四四方方的盒子。然而，大自然中真的存在這種“異形”魚！
右圖這個(gè)外形浮夸、類似一個(gè)黃箱子的魚，名字叫粒突箱鲀（Ostracion cubicus），俗名木瓜或者黃箱魚。它們喜歡棲息在太平洋、印度洋以及南大西洋東部的珊瑚礁中，撅起嘟嘟嘴，主要以小型獵物（小蠕蟲、甲殼動(dòng)物、軟體動(dòng)物和小魚等）和礁石上的有機(jī)碎屑為食。
幼魚體色是鮮艷的金黃色，身上遍布黑色的圓形黑斑，整只魚就像一顆黃底黑斑的小圓球。隨著魚的長大，黑色斑點(diǎn)會(huì)越來越小，魚身則呈現(xiàn)出藍(lán)灰色的外觀。由于黃箱魚喜歡獨(dú)居，膽子又很小，所以這種明亮的黃色和黑色斑點(diǎn)反而變成了它抵抗外界潛在捕食者的警告色。
當(dāng)黃箱魚受到攻擊或者威脅時(shí)，皮膚還會(huì)釋放一種箱鲀科魚類特有的神經(jīng)毒素（Ostracitoxin）。很多人嘗試養(yǎng)它但都失敗了，其原因就在于如果它們身處相對封閉的水域，例如水族箱內(nèi)，釋放的毒素可能造成缸中其他魚的“團(tuán)滅”。
大多數(shù)的魚，從鱸魚到鯊魚，都有適應(yīng)水棲的柔軟的流線型身體，可以讓它們在水中暢游。但是黃箱魚的魚身卻有著盒子形狀的堅(jiān)硬骨架，這和我們平時(shí)認(rèn)識(shí)的魚模樣有著千差萬別，甚至讓人不禁懷疑是不是進(jìn)化哪里出了問題？畢竟憑借這種魚身在水里游泳可太慢，太難了??！
然而，令人意想不到的是，雖然看起來呆呆傻傻，但黃箱魚的身手卻極其敏捷，幾乎可以算是珊瑚礁區(qū)域最敏捷的魚類之一。它們是怎么游泳的呢？
2002 年，一組研究人員使用 3D 打印的箱鲀模型來研究水是如何在它們的身體周圍流動(dòng)。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水流側(cè)向沖擊黃箱魚的時(shí)候，它們的骨質(zhì)外殼附近會(huì)形成一些小的漩渦，從而穩(wěn)定箱魚的運(yùn)動(dòng)。這個(gè)巧妙的生存技巧對于減少黃箱魚游泳時(shí)水流的擾動(dòng)以及在湍流水域中保持穩(wěn)定非常重要，人們也似乎終于找了一個(gè)可以解釋黃箱魚為什么長成如此異類還不會(huì)被進(jìn)化淘汰的原因。
但是，研究人員似乎忽略了一個(gè)細(xì)節(jié)：如果黃箱魚甲殼周圍的漩渦可以給它提供方向上的穩(wěn)定作用，航向上的任何變化都被漩渦抵消，那么它們將會(huì)變得太過穩(wěn)定而無法快速轉(zhuǎn)向來躲避捕食者。并且，根據(jù)人們對黃箱魚的觀察，它是一個(gè)非常靈活的“黃箱子”，遇到危險(xiǎn)時(shí)會(huì)快速調(diào)轉(zhuǎn)方向、竄入礁石中躲避。
S. Van Wassenbergh 等人在 2015 年的研究反對了之前的漩渦理論，認(rèn)為這些渦流產(chǎn)生的影響其實(shí)被黃箱魚四四方方的骨架前所產(chǎn)生的力矩抵消了，黃箱魚并不能以一個(gè)穩(wěn)定的姿態(tài)游動(dòng)，相反，它們非常容易“翻車”。黃箱魚之所以非常靈活，其實(shí)是用背鰭、胸鰭、臀鰭快速翻騰（類似直升機(jī)的螺旋槳）幫助身體在流動(dòng)的水中保持直立。當(dāng)它們需要快速轉(zhuǎn)彎時(shí)，只需將尾鰭向側(cè)面彎折過去，它們的身體就會(huì)“翻倒”，幫助黃箱魚在極小的空間轉(zhuǎn)向。
也就是說，黃箱魚的敏捷性是由空氣動(dòng)力學(xué)上不穩(wěn)定的身體和魚鰭運(yùn)動(dòng)方式的結(jié)合而形成的，再加上它們并不需要長距離游動(dòng)，又身懷毒液和“盔甲”，所以放棄速度而選擇敏捷性正是長期進(jìn)化的選擇。
看到這里可能有人要問了，正常的魚是怎么游的？如果你觀察過魚的運(yùn)動(dòng)方式，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它們的運(yùn)動(dòng)方式都差不多，都是通過尾巴和魚身的有規(guī)律的左右擺動(dòng)以及鰭的協(xié)調(diào)。
魚的胸鰭和腹鰭可以維持魚在水中的平衡，和其他鰭不一樣的是，胸鰭不是垂直而是水平的，所以在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候胸鰭會(huì)上下擺動(dòng)，幫助魚控制自己的浮沉。背鰭和臀鰭可以讓魚在水中保持直立，就像帆船底部的龍骨（在船體的基底中央連接船首柱和船尾柱的一個(gè)縱向構(gòu)件）一樣。
尾鰭既可以為魚的游動(dòng)提供額外的助力，又能幫助魚改變游動(dòng)方向。尾鰭向左擺動(dòng)，魚向左移動(dòng)，尾鰭向右擺動(dòng)，魚向右移動(dòng)。
不過，由于生活環(huán)境和習(xí)性的差異，在長期的進(jìn)化過程中，鰭的功能和形狀也在發(fā)生著相應(yīng)的變化，比如金槍魚、旗魚等魚有著叉形或新月形（圖一和圖二）的尾巴，適合長距離、耐力的游泳；圓形尾巴則適合慢速游動(dòng)。
看到黃箱魚就想起一句歌詞：“你說嘴巴嘟嘟，嘟嘟嘟嘟嘟......”
參考資料：
[1]https://australian.museum/learn/animals/fishes/yellow-boxfish-ostracion-cubicus/
[2]https://royalsocietypublishing.org/doi/full/10.1098/rsif.2014.1146
[3]https://www.nature.com/articles/517274a
[4]https://www.fishandboat.com/LearningCenter/PennsylvaniaLeagueofAnglingYouthPLAY/PLAY2002/Documents/fishswim.pdf
[5]https://en.wikipedia.org/wiki/Yellow_boxfish
本文來自微信公眾號(hào)：把科學(xué)帶回家 （ID：steamforkids），作者：萬物雜志
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