鯊魚是一種魚啊,你見過魚類身上長大量藤壺的嗎?
藤壺并不傻,是一種很聰明的動物。
動物要生存主要解決的就是干飯和繁殖兩大問題。
藤壺的一生,追求的就是躺平干飯。
作為一種甲殼類節肢動物,藤壺與螃蟹其實有著一定的親緣關系,但它們營固著的變態發育,天生就是為了躺平干飯。
中文互聯網上有個流傳甚廣的烏龍,說藤壺的幼體會經歷浮游階段、無節幼體、腺介幼體三個階段,但其實,藤壺和其它一些甲殼類動物一樣,一出生就是無節幼體,無節幼體和腺介幼體一起被稱為浮游階段。
因為它們這個階段,和典型的浮游生物并沒有什么區別,大小在0.2~0.5mm。
剛孵化的藤壺,最大的目標,就是不斷干飯,不斷生長,為未來的躺平人生做準備。
所以一孵化它們就會就會開始脫皮,讓自己的身體不斷長大。
浮游生物時期的它們,并不用擔心干飯問題。
小小的它們,食物需求少,海水中的微生物和有機物碎屑就能量大管飽。
經過1~3周的時間,數次脫皮,無節幼蟲最終發育為腺介幼蟲。
到了這個階段,它們就要開始為了未來的躺平人生做準備了。
它們身體內部發生了一系列的生化變化,開始不吃不喝,隨時準備著變態發育。
但躺平之前,它們還需要找到免費的餐車。
對免費餐車的選擇,其實藤壺非常挑剔:
表面紋理太差,不方便附著,不行。 酸堿度太高或太低,不方便躺平干飯,不行。 相對潤濕性太高或太低,不方便附著,不行。 不喜歡的顏色,不行。 溫度低于20℃,不行。 溫度高于30℃,不行。 水不流動,不方便躺平干飯,不行。 水流太高,不方便附著,也不方便干飯,不行。
成年后的藤壺,是這樣干飯的:
它們主要通過觸手組成的密集“籃子”來濾食浮游生物,或許它們后代也會不小心成為它們的食物之一。
排除紋理不行、化學性質不適的材料后,藤壺的天然理想附著對象,就是有著緩慢水流的、表面紋理粗糙的堅硬巖石,以及皮膚具有紋理還裸露的大型鯨類。
可以看出藤壺非常喜歡固著在堅硬的固體上,所以藤壺不附著鯊魚體表,堅硬鱗片的說法并不能成立。
同樣,鱗片細小雖然是理由之一,但也不能成為關鍵理由,只要紋理足夠粗糙,其實藤壺都是能附著上的。
一般來說,藤壺的腺介幼體準備躺平干飯前,會伸出觸手臨時附著在目標物體表面,臨時附著的強度并不高,可隨時分開。
如果附著不上,或者被水流沖開,或者酸堿度等其它條件達不到,它們一般就會放棄,尋找下一個目標。
不過由于不吃不喝的它們能量有限,所以也會在盡可能有限的時間內,選擇最佳的附著物。
這樣的選擇機制,會令藤壺放棄大部分的魚類和鯊魚。
因為很難附著上。
魚鱗表面的紋理低,主要成分是羥基磷灰石,可以說是非常光滑,無論小魚鱗還是大魚鱗都不方便附著。而鯊魚魚鱗的羥基磷灰石更是以琺瑯質的形式存在,也就是我們牙齒上的牙釉質。
牙釉質由橫截面僅僅只有300nm的高致密棱柱結構組成,表面比較光滑。
而且盾鱗并不平坦,表面凸起的,有效附著面積低,腺介幼體觸手臨時粘附的效果很差,水流稍微一快就會脫落。
除此之外,在水流速度方面,為了能最好的躺平干飯,藤壺也非常挑剔。
Balanut balanoidei(左)Elminius modestus(右)
這是研究者對兩種不同藤壺面對水流時,附著情況的研究結果 。
縱坐標是藤壺的附著率,橫坐標為剪切速度。
在管道中,剪切速度是液體流速相對于管道半徑的變化,因此單位是/s,受到液體粘度、力學性質、溫度的多重影響。
實驗中的100/s大約相當于,1m/s水流對藤壺腺介幼體產生的沖擊效果。
腺介幼體的游泳速度大約5cm/s,它們并不喜歡在過低的水流速度中附著。
低水流速度,不僅讓它們不利于分散附著,種內競爭過大,還不利于攝食。
在低于0.5m/s的水流中,它們往往隨波逐流,并不會進行附著。當水流速度超過0.5m/s,它們通常會開始積極附著。
對于附著能力低的藤壺來說,主要的附著水速在0.6m/s~0.8m/s的范圍。
速度超過1m/s附著率便會開始迅速下降,超過4m/s幾乎無法附著。
有意思的是,一般速度低于2m/s,它們才會永久性固著,而在2m/s~4m/s的速度范圍之間,它們一般選擇臨時附著的策略,繼續尋找穩固附著的機會。
而對于附著能力較強的藤壺來說,低于1.5m/s都有著高附著率,超過2m/s附著率才會迅速下降。超過6m/s才很難附著。但即便是強附著的藤壺,超過10m/s的水速,也將完全無法附著。
可以看出對于大多數藤壺,是否附著的速度分水嶺是4m/s,對應的速度是14.4km/h,全部無法附著的10m/s對應的是36km/h。
小型魚類敏捷度高,不僅附著價值低還難以附著。中型魚類大多都是游泳健將,而且和大型魚類/鯨類不同,它們往往長期保持著高速游泳,再加上光滑的,對藤壺來說無法附著,也沒有附著價值。
而中大型鯊魚擁有細小的琺瑯質盾鱗,速度通常超過30km/h。即便速度緩慢的鯊魚,也通常都是深海鯊魚,而藤壺主要的生活環境是100m水深以內。
在光滑度和速度的影響下,藤壺僅僅嘗試附著便會很快脫落,隨后它們便會放棄這種沒有價值的免費餐車。
而對于經常被藤壺附著的中大型鯨類來說,速度通常很慢。
例如,座頭鯨的速度通常在8km/h~15km/h,也就是2m/s~4m/s,它們的最高速度都在藤壺的附著范圍。而它們日常洄游速度往往在6km/h以下。
藤壺腺介幼體伸出頭部的觸手一試,哎,這個流速、這觸感,這角質層的豐富紋理,這中性的PH,太棒了,正好完美附著,當我的免費餐車。
雖然人類大型船只的速度通常在30km/h以上,航母的速度都可達到50km/h以上。這樣的速度并不適合藤壺臨時附著,但人類船只的最大問題是會長期停靠,除了航行,并不會總是維持在30km/h的速度以上。
因此,人類的大型船只,無論速度如何,都會被藤壺找到附著機會。
大而堅硬,有著金屬紋理的巨型船體,它們很喜歡。
腺介幼體選擇永久固著后,會分泌特殊的膠體,這種膠體在水下會發生交聯固化,與附著物表面聚合,產生強大的內聚強度,以及抗生物降解性。隨后腺介幼體經過完全變態,發育成藤壺 。
這種連接的強度大得驚人,抗拉強度達到35Mpa,比大理石抗拉強度的2倍還高。粘結強度也有200~400Kpa,非常接近水泥。
因此,藤壺永久固定住大型船體后,正常航行速度將不會對它們的速度產生影響。
對于鯊魚來說,有沒有可能在低速時,被藤壺永久附著呢?
這樣的情況下,在可高速航行的中大型鯨類身上可能發生,畢竟藤壺附著時,還會選擇受到水流沖擊較少的腔體或遮蔽部位附著。但這在鯊魚身上,并不會發生。
主要原因還是鯊魚的盾鱗是很容易的脫落的,盾鱗和牙齒同源,都能反復脫落,終生生長。
鯊魚是一種非常容易脫落鱗片的魚類。
在古生物研究中,由于鯊魚是軟骨魚很少留下骨骼化石,但它們經常脫落的鱗片,卻形成了大量的鱗片。雖然通過鱗片化石很難推測它們的樣子,但卻可以通過鱗片的規模,來研究它們種群大小和演化。
總之,鯊魚不長藤壺的最根本原為:
鱗片凸起,小而光滑,游泳速度快,難以附著,即便勉強附著,鱗片還會脫落。
而大型鯨類厚實的角質層皮膚,從各個方面來說,都是藤壺理想的附著點。雖然角質層皮膚也會緩慢更新,但藤壺的附著點也不是一成不變,是會緩慢移動的。
雖然這個移動速度很慢,但適應鯨類角質層的更新速度是完全沒問題的。
一般來說,典型生物現象的背后,往往藏著一場精彩的利益博弈,大多數生物都會傾向于選擇最佳利益策略。
但藤壺躺平干飯后,卻留下了一個巨大的難題。
無法調整身體,如何解決繁殖問題呢?
它們的解決策略是雌雄同體,并發展出整個動物界相比較于身體比例,最長的交配器官。
達爾文曾對藤壺驚嘆不已,并進行了多年的深度研究。
為了躺平干飯,藤壺也真是拼了。
參考
- ^Crisp, Dennis John. "The behaviour of barnacle cyprids in relation to water movement over a surface." Journal of Experimental Biology 32.3 (1955): 569-590.
- ^Gohad, Neeraj V., et al. "Synergistic roles for lipids and proteins in the permanent adhesive of barnacle larvae." Nature communications 5.1 (2014): 4414.
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