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动物王朝-电子书下载

人文社科 4周前 (07-14) 50次浏览 已收录 0个评论 扫描二维码

简介

虽然我们标榜自己是社会性动物,但在生物学家眼中,这绝非人类独有的特征,甚至有许多生物看起来比人类更具有社会性。
企鹅聚集区的“托儿所”在成年企鹅外出觅食时,可以为幼小的企鹅提供庇护场所,待父母回来时,幼小的企鹅可以通过声音定位找到家人并获得食物;白蚁巢内有着明确的分工,蚁后负责繁殖,兵蚁负责防御,工蚁负责劳作和觅食;座头鲸经常会破坏虎鲸的好事,在虎鲸围猎海豹、海狮等动物时出手解救,据说这可能是因为虎鲸会捕杀座头鲸的幼崽……
每种动物都以自己的方式适应着自然,为了在残酷的竞争中生存、繁衍,它们有的结成联盟,有的尔虞我诈。你在人类社会看到的勾心斗角、争名夺利,动物王国里全都有。这个迷人又有趣的世界有许多我们尚未涉足的领域,也有许多未解之谜……

作者介绍

冉浩,动物学者,作家,广西师范大学珍稀濒危动植物生态与环境保护省部共建教育部重点实验室特聘研究员,中国科学院昆明动物研究所生物多样性与基因组学课题组成员、顾问,物种网站长,中国科普作家协会会员,研究方向为社会生物学和古生物学。已合作发表动物学SCI(科学引文索引)论文多篇,科学类CN(国内公开发行)期刊文章超过700篇,出版独著或第一作/译者图书20余册,如《蚂蚁之美》《寻蚁记》《发现昆虫》《非主流恐龙记》《电影里的科学事儿》等。作品多次获奖,代表作《蚂蚁之美》入选国家图书馆第十届文津图书奖推荐图书,2016年国家新闻出版广电总局向全国青少年推荐百种优秀出版物,第六届“少年中国”科技少年应读作品。文章多次入选各省市中考阅读试题,曾入选2017年全国成人高考语文卷阅读材料。

部分摘录:
在碧绿的水潭边,我正在发愁。在靠近水潭边缘的浅水区,可以看到水里有很多针尖大小的小鱼。大概在全中国任何一个大点儿的水坑里都能看到这种小鱼,它的名字相当朴实,叫“䱗”(Hemiculter leucisculus)——这就是它的中文正式名,与“餐”同音也足以说明它在人们心中的地位。它是菜市场最常见的白色小鱼之一,体长大约10厘米,炸酥后相当好吃,俗名叫白条。还有一种和它长相比较相近的油䱗(Hemiculter bleekeri),也叫油鱼,同样有白条的俗名,摸起来身上油乎乎的,但我觉得味道更好一点儿。
我眼前这些䱗只有1厘米左右,比针尖略大,离长大还差得远。那些大一点儿的个体应该在更深的水域游荡。这些微小的动物正在成群地游动。我想用水瓶抓一些,然而这相当困难。当我把水瓶没入鱼群密集的地方时,顷刻之间,这些鱼儿就逃离了危险区域,没有一条会慌乱地撞进我的瓶子里。
当然,作为一个熟悉动物的家伙,我不大可能铩羽而归。毕竟,几岁大的女儿正在后头的树荫下面眼巴巴地等着呢。我只好把水瓶半潜入水中,然后一动不动地等待着靠近的小鱼,一旦小鱼靠近了瓶口,我就立刻下压瓶口,借助涌入的水流把小鱼冲到了瓶子里。然后,我倒掉多余的水,连水带小鱼装进小水桶里,交给兴高采烈的女儿看管。通常,在采集活的小动物时,尽量不要用手去触碰它们,这样很容易伤到它们。特别是这些动物还特别小的时候,轻轻碰一下很可能就会造成严重的内伤。如果你是用渔网捞到的,正确的做法是把网翻过来,轻轻抖动,让鱼自然落入水桶中。当然,前提条件是,你不能捕捉受保护的鱼类。
忙了很久,最终,我捕到了二三十条小鱼,加在一起也不够小半勺。在小水桶里,它们再次组成了小鱼群,围绕着水桶的内壁游动。鱼类的成群游动能够体现出一些优越性,当鱼以相同的速度和方向前进时,它们能利用相互间产生的涡流来减小受到的摩擦力。理论计算显示,集群行动所受到的摩擦力大约只有单独行动的1/5,这可节省了不少能量。
在把它们放生之前,我们要好好观察一下,看看它们是如何运动的。我的第一感觉是,整个鱼群带有一种有秩序的美感。相同的方向,均匀的速度,并且互不冲撞。这样的群体是怎样组织起来的呢?
在当代,有一种特别的算法,叫作“人工鱼群算法”。这是一种通过计算机来模拟鱼群的行为,然后实现对系统的运算和资源调配的优化的算法。这个算法归纳出了聚集形成鱼群的三个规则:第一个叫分隔规则,就是每条鱼之间存在一个最小距离,防止它们过于接近;第二个叫对准规则,就是后面一条鱼对准前面一条鱼的方向,因此得以复制前面一条鱼的游动路线;第三个叫内敛规则,就是鱼要尽可能贴近周围鱼的中心。遵循这三个规则,它们就可以互不拥挤地聚群游动了。
不过,事情还会再复杂一点儿。至少,我们还要搞清楚鱼群前进的方向是怎么确定的。很多时候,鱼群运动的方向并不是随机产生的,而是具有一定的目标性。对巡视浅水的䱗来说,群体中较大的个体就是很好的领导,它们游动的速度快、耐力好,更容易游到队伍的前面。其他鱼只要跟住就行。显然,游在最前面的鱼是有风险的,它可能首先遇到危险。但是,回报也是丰厚的,它将首先发现食物,享有吃第一口的权利。
另一些鱼的情况会更加复杂,比如金枪鱼。如果把鱼看成是车,那金枪鱼就是其中的跑车——动力强劲、线条流畅、为速度而生。它们鱼雷般的体形在水中具有足够的冲击力,而强健的肌肉能够确保它们高效的运动。它们的肌肉确实特殊,在“吃货”眼中,新鲜的金枪鱼片应该是红色的,因为里面蕴含着丰富的毛细血管网,这代表着肌肉强大的运动能力。正因为如此,金枪鱼剧烈运动所产生的能量使它们的体温要高于海水温度,有了一点儿温血动物的感觉。目前,已知至少有13种金枪鱼是部分温血的,占了金枪鱼的绝大多数。较高的体温反过来也可以支持金枪鱼以一种极高的速度游动,以黄鳍金枪鱼(Thunnus albacares)为例,其游动速度可以高达每小时75千米。
这些可以生长到超过3米、重数百千克的游泳健将一辈子都在游泳,从没有休息过,否则很可能会被憋死……这种奇葩的特性和某些鲨鱼很像,金枪鱼不能主动将水抽入鳃里,它们必须张着嘴,通过游动,让水从口中流入,然后再流过鳃,这是一种“撞击式呼吸”。巨大的能量消耗使得金枪鱼必须吃下大量的食物,一餐就要吃下相当于体重18%的食物。鱼、乌贼、虾蟹之类的海洋生物都是它们的食物。由于体温高,金枪鱼反应迅速,是海洋中的强大掠食者。
金枪鱼群因其长距离的游动而被称为“全球性鱼类”,虽然夸张,但也说明了其活动范围之广。如一些金枪鱼在墨西哥湾出生,然后横穿整个大西洋,到欧洲海岸进食,之后再返回墨西哥湾进行生殖。但问题是,金枪鱼是如何完成如此长距离的迁徙而不迷路的呢?
2014年,德卢卡(G. De Luca)等人通过构建理论模型对这种现象进行了解释。他们的模拟结果显示,一小部分“有知识”的群体成员可能发挥了关键性作用,当从迁徙的鱼群模型中剔除掉这些鱼时,群体马上就会发生混乱。
在他们的模型中,随着鱼群密度的变化,有可能出现两种组织模式。当鱼群的密度比较低时,鱼群会以一种“稀疏网络”(sparse network)的组织形式存在,这个时候,鱼群不会迁徙。但随着聚集的成员增多,鱼群密度开始增大,会出现一种“密集网络”(dense network)的新组织模式,后者会随着鱼群密度的增大越来越稳定。这时候,大多数鱼仍处于无方向的状态。但如果一小部分鱼对某一个方向表现出偏好,整个鱼群就能逐渐调整方向,最后开始迁徙。或者说,引起金枪鱼的迁徙,既需要足够多的鱼,也需要一些认路的鱼。
银色的闪光 我们要解决的下一个问题是,我之前直接用水瓶捕捞的时候,这些小鱼是如何躲过我的袭击的?
首先,这个群体应该很容易发现我的不轨意图,这是鱼群防御行为的第一个技能——群体瞭望。整个鱼群包括了无数双眼睛,时刻瞄准着四面八方,使它们能够及时发现正在靠近的天敌。
在这种情况下,就像懂得布阵的古代军队一样,它们开发出了应对的阵形变化。如果捕食者从后方逼近,通常的反应模式是,鱼群向两侧游动,与捕食者相向,绕到捕食者的身后去。这种行为被形象地称为喷泉策略。虽然通常捕食者的速度更快,但它的个头一般也更大,转向和减速都不够灵活,与其笔直地向前逃窜,不如向后相向运动的生存概率更大。若是捕食者和鱼群面对面,本来就是相向而行的,鱼群则会从捕食者正对的位置迅速向两侧游动,尽可能与捕食者拉开距离。若是捕食者从侧面直插鱼群的中部,鱼群则会以插入点为中心,辐射式逃散。我捞鱼的时候,遇到的大概就是最后这种情况。

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