鲸鲨可以操纵水流，捕获自己喜欢的食物（这只鲸鲨正在尤卡坦半岛附近吃浮游生物）。图源：BRIAN J. SKERRY, NAT GEO IMAGE COLLECTION
撰文：JOANNA KLEIN 斑竹鲨会走路；本奇利灯笼鲨（忍者灯笼鲨）能在黑暗中发光；鲸鲨一次可以孕育300个宝宝，而且它们的父亲不同，发育程度也不一样；豹纹鲨能“单性生殖”。 几十年来，人们发现了不少神奇的鲨鱼，这些只是其中一部分。地球上生活着约500种鲨鱼，它们体型各异，从手掌那么小到公交车那么大。对于这些总爱“露齿一笑”的家伙，科学家仍在不断了解中。自2000年以来，科学家发现全世界的鲨鱼种群数量在骤降，从古生物学到神经科学再到生物力学，对鲨鱼的研究横跨多个领域。 25年过去了，有一点很清楚：鲨鱼并不是流行文化所描述的那种冷血杀手。首先，它们有一个很大的大脑，具体与物种的体型有关。 “人类的大脑和鲨鱼的很像，”北卡罗莱纳大学威尔明顿分校的比较神经解剖学家Kara Yopak说。事实上，作为地球上最原始的生物之一，鲨鱼最先进化出了她所说的“脊椎动物大脑蓝图”；其中有一些众所周知的结构，比如嗅球、小脑，以及部分前脑和中脑。 “最大的误解是，鲨鱼天生就是脑容量小、只知道吃的机器，”Yopak说：“而事实并非如此。” 随着鲨鱼科学的发展，保护工作也日渐紧迫。由于过度捕捞、气候变化、栖息地丧失和偷猎，三分之二的鲨鱼受到威胁。一项研究发现，如果全球海洋保护区的面积扩大3%，那么可以拯救99种最濒危的软骨鱼纲动物。它们中很多都是顶级捕食者，有助于维持生态系统平衡。 一起来看看科学家们的新发现，没准会颠覆你对鲨鱼的认知！ 鲨鱼比想象中游得更远。 斯坦福大学的海洋生物学家Barbara Block等研究人员在鲨鱼身上放置了GPS标签，追踪它们的移动情况，发现了鲨鱼不为人知的秘密生活。 此前，科学家一直以为加州附近的大白鲨只会在岸边逗留，捕食海狮和海豹。但随着追踪技术的进步，标记鲨鱼的时间变得更长。Block和同事发现，这些捕食者每年冬天都会长途跋涉几千公里，前往开阔的太平洋，来到一片温暖的水域。在那里，它们会进行夜间潜水，原因未知。
一只大白鲨游过澳大利亚南部的海神岛。科学家曾以为这些捕食者基本上只在家附近捕猎。图源：BRIAN J. SKERRY, NAT GEO IMAGE COLLECTION
这片太平洋水域因此被称为“大白鲨咖啡厅”，和科罗拉多州差不多大，卫星显示，这里食物匮乏。但它们错了。科学家发现，这里有很多虾、蠕虫、大目金枪鱼、鱿鱼和各种深海生物。这片水域对于大白鲨的生命周期至关重要，因此环保主义者正努力把这里列入世界遗产地。 近年来，在美国东海岸，一只名叫Mary Lee的大白鲨小有名气。它在百慕大群岛、佛罗里达和泽西海岸频频出现，科学家对于这位旅游达人惊讶不已。2017年后，Mary Lee再也没有出现过，但它的脸书和推特账号很是活跃。 另一些鲨鱼不爱四处游荡，却喜欢挑战远距离迁徙。2014年，一只名叫Lydia的大白鲨完成了同类物种中首个横渡大西洋的壮举。2017年，一只名叫Anne的鲸鲨在两年多一点时间里游了19950公里，横渡太平洋，打破纪录。 齿状鳞片竟能帮助游泳。 所有的鲨鱼都身披成千上万的皮齿，它们掉落后，又会神秘地重新长出来。 哈佛大学的鱼类生物学家和机器人专家George Lauder说：“就像我们的牙齿一样，每个皮齿都有牙髓腔、牙本质和牙釉质。我们口中的牙齿来自古老的鳞片，4亿年前这些鳞片覆盖在鲨鱼等动物的身上。” 随着成像技术、3D打印和机器人技术的进步，我们终于知道了皮齿如何帮助鲨鱼游泳。在实验室里，Lauder通过实验，发现与光滑的材料相比，类似鲨鱼皮的材料移动速度更快、耗能更少。 这是为什么？原来皮齿可以减小阻力，加大升力和推力。大小也很重要，小皮齿会提升速度，大皮齿却会让速度降低。对于每只鲨鱼而言，皮齿的形状和大小不尽相同。 滤食动物比我们想象的复杂得多。 科学家曾以为，所有滤食性鱼类的嘴都像过滤器：太大的东西无法通过，其他的和水一起畅行无阻。但加州州立大学富勒顿分校的功能解剖学家Erin “Misty” Paig-Tran却提出了疑问。她在墨西哥坎昆附近研究滤食性蝠鲼和鲸鲨，发现同一时间同一地点觅食的两种鱼拥有完全不同的菜单。 于是，她在实验室里测试了鲨鱼和蝠鲼的滤食器的3D模型，看看它们是如何进食的。通过调整游动速度和嘴或鳃裂的宽度，它们可以控制流过食道的水流，从而捕捉自己最爱的食物。通常来说，水流速度越快，它们摄入的食物颗粒就越小。 滤食性动物的策略各不相同。鲸鲨会停下来吸取食物，浮出水面大口吞食，或者张开大嘴游动。巨口鲨用覆盖着齿鳞的滤食器大口吞下食物。姥鲨一边张着嘴，一边游泳。 杂食性鲨鱼可能不止一种。 2007年，科学家在研究窄头双髻鲨的食物时发现，它们的肚子里多达60%是海草。 “包括我在内，所有人都认为鲨鱼是食肉动物，”Paig-Tran实验室里的博士后研究员Samantha Leigh说。诚然，这些鲨鱼可能无意中吃下了海草，但它们的身体会怎么利用这些绿色的东西呢？ 大约十年后，已从加州大学欧文分校毕业的Leigh给捕获的窄头双髻鲨喂食带有同位素示踪剂的海草，通过这种特殊分子，她可以看到海草中的营养物质在鲨鱼体内的移动情况。Leigh发现，鲨鱼消化了海草中约半数的有机物，并转化成营养物质吸收到体内。 “这和幼年海龟的情况非常相似，”她说。这是人们第一次看到杂食的鲨鱼。它们如何做到这一点，仍是一个谜，但Leigh说，鲨鱼可能靠的是内脏中的微生物，和人类一样。 人类从鲨鱼身上获得灵感，制作出有益的材料和产品。 例如，哈佛大学的Lauder通过研究齿鳞，制造出了空气动力水下交通工具，表面经过特殊设计，使之可以更有效地在水中移动。 2012年，Lauder测试了泳衣材料，据说这种材料可以像鲨鱼皮一样减小阻力；悉尼奥运会上，80%获奖游泳选手都穿了这种泳衣。他说，Speedo鲨鱼皮LZR泳衣可以让游泳选手的成绩提高约7%，现在因为人们担心会带来不公平优势，这种泳衣被禁用。Speedo等泳衣公司正在设计新产品，以取代被视为“技术兴奋剂”的LZR。 Lauder的研究发现，泳衣实际上并没有减少游泳选手的阻力。“这些泳衣的表面其实和真正的鲨鱼皮完全不一样，”他说。真正的关键在于紧身的连体泳衣可以抚平人体皮肤上不平的地方。 加州州立大学的Paig-Tran说，大容量、节能、自清洁的工业过滤器的设计灵感来自滤食性鲨鱼，这些过滤器被用于污水处理，甚至可以去除水体中的塑料微粒。 “过去十年里，发生了很多事情，”Paig-Tran说：“了解得越多，我们越觉得鲨鱼迷人。”（译者：Sky 4）