魚探測水流的“第六感”之謎揭開
- 發佈時間：2015-01-16 01:30:40 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報訊 魚有一種能探測水流的“第六感”。最近，一個科研小組通過模擬實驗揭示了這種第六感是怎樣發揮作用的。這一發現有助於揭開一個長久以來的謎：水生生物是怎樣對它們的環境作出反應的。相關論文發表在最近出版的《物理評論快報》上。論文解釋了傳感系統是如何進化到與物理法則相符，還提供了一個如何構造傳感網路的框架。
魚能根據其周圍水流環境的變化作出反應，避開障礙物，利用漩渦或渦流之間的迴旋減少游泳耗力，在看不到目標獵物的情況下，跟蹤獵物遊過所造成的水流變化等。
據物理學家組織網近日報道，為了探索魚是怎樣利用水流資訊的，研究小組把重點集中在魚的“側線”上，側線是一個由感覺器官組成的系統，能探測其周圍水流的運動和振動，側線的感覺管道經由一系列小孔與環境相通。他們特別研究了這些管道沿身體分佈的位置，它們的位置有助於解釋魚的第六感是怎樣發揮作用的。比如，從盲眼洞穴魚（blind cave fish）頭部的管道密度來看，非常適於探測障礙物。
為了檢驗這一理論，研究人員製作了一個虹鱒魚的塑膠模型，並複製了魚的管道位置，還裝置了照明標記，用來探測周圍水流的速度。他們把模型魚放在人工倣造的真實水生環境中，進行了一系列測試，包括水流變化造成的水壓改變，或模倣“獵物”的出現，以檢查管道放在哪對水壓變化的相關性最強。結果表明，正像他們預測的那樣，管道系統在身體上集中的部位正是壓力變化強烈的地方。正像電視或無線電天線在設計上要適於捕捉電磁信號，魚的側線管道系統就像安裝在身體表面的天線，其配置能靈敏地反應壓力變化。
“我們在一種很普遍的魚身上發現了這種獨特的水流傳感設計。”論文合著者、美國紐約大學庫蘭特數學科學學院副教授雷弗·裏斯托夫解釋説，“這些感測器網路就像一種‘水力天線’，讓魚能獲取水流信號，並在各種行為中利用這些資訊。”
研究小組所用的精細模型是在專業動物標本製作師的幫助下開發出來的，使他們能首次記錄這些數據。
“你不能把壓力感測器放在一條活魚上還指望它能行為正常。”論文另一作者、佛羅裏達大學惠特尼海洋生物科學實驗室副教授詹姆斯·廖説，“這是一種創造性方法，用工程和物理學回答了其他方法無法回答的生物學問題。”（常麗君）
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