鲨鱼停止移动会淹死吗?

由:莫莉埃德蒙兹|

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2021年1月21日,在太平洋法属波利尼西亚的莫雷亚,一只镰状柠檬鲨游过珊瑚礁。Alexis Rosenfeld/盖蒂图片社

鲨鱼把“做波浪”提升到一个全新的高度。它们通过左右摆动身体来游泳。开始时,头先往一个方向转,然后再往另一个方向转。这种运动在它们鱼雷状的身体上产生涟漪,将水推开,并提供向前的推进力。最后是尾巴,鳍的形状使它们能够快速移动,并实现巨大的升力或向下推进推力。显然鲨鱼要游向捕捉猎物,遇见它的伴侣并避开它的捕食者,但鲨鱼必须游泳才能存活吗?

鲨鱼图片库

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你可能听说过,如果鲨鱼停止移动,它就会被淹死。从生物教科书到《信不信由你》(Ripley’s Believe it or Not!)【来源:Bennetta].这一理论是通过将鲨鱼与骨瘦如柴的动物进行比较而得出的美国有更多肌肉在呼吸装置和鳃周围。

为了理解为什么这种区别很重要,让我们看看鲨鱼和其他鱼类是如何呼吸的。为了呼吸,鲨鱼必须从周围的水中吸走氧气。水进入鲨鱼的嘴(鲨鱼的鼻子是专门用来。气味)流过鱼鳃。在鳃内有数百条羽毛状的鳃丝。每根灯丝依次有成千上万的叶子状片晶,或襟翼,其中包含血管。血液从流入的水中吸收氧气,多余的水通过鳃缝流出鲨鱼的身体。鲨鱼有五到七对鳃缝,这取决于鲨鱼的种类。

用这种方法,鲨鱼可以从水中1%的氧气中提取80%的氧气;相比之下,人类拥有空气中21%的氧气,但只吸收约25%[来源:帕克].然而,为了保持稳定的流量,鲨鱼需要不断地喝水。

但它必须不停地游泳才能吸进水吗?科学家们之所以这么认为,是因为其他鱼类似乎拥有通过口腔和鳃缝主动将水泵出的设备,而鲨鱼似乎没有那么发达。但是如何解释那些根本不会游泳的鲨鱼呢,比如天使鲨而且护士鲨我们可能会在水族馆看到?事实证明,并不是所有的鲨鱼都必须保持移动才能呼吸。

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鲨鱼呼吸:颊泵和公羊通气

这条杰克逊港鲨鱼没有任何问题;只是颊部呼吸。”width=
这条杰克逊港鲨鱼没有任何问题;只是颊部呼吸。
Fred Bavendam/Minden Pictures/盖蒂图片社

最古老的鲨鱼现代鲨鱼的祖先,不需要不停地游泳来呼吸。相反,它们都是通过嘴和鳃抽水。这种方法被称为颊泵,以颊或脸颊命名,肌肉把水吸进嘴里,穿过鱼鳃。许多鲨鱼至今仍保留着这种方法,比如护士鲨,天使鲨还有地毯鲨,也被称为斑纹须。鳐鱼和鳐鱼是鲨鱼的近亲,它们也用这种方式呼吸。这些物种倾向于大部分时间躺在海底。

除了不活跃的生活方式,还有一些额外的身体差异,让这些鲨鱼通过颊泵呼吸。例如,许多采用这种方法的鲨鱼后背和腹部都是扁平的(或沿着背部的长度被压扁),就像天使鲨。他们的面部肌肉更强壮。这些鲨鱼可能还有一个更突出的气门这是眼睛后面的一根管子。当鲨鱼被埋在海底,不能通过嘴呼吸时,呼吸孔就会像嘴一样吸进水。然后,水从鳃缝流出。

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当鲨鱼进化而来然而,这种抽吸方式变得更加活跃了。游泳时喝水更节能,实际上是把水“塞”进嘴里,让它从鳃缝流出来。这种呼吸方法被称为ram通风.大多数鲨鱼可以根据它们在做什么,在颊泵和柱塞通气之间交替使用。当它们游得足够快,迫使水进入的速度超过了它们抽水的速度时,它们就会停止抽水。沙虎鲨是一种来回切换的鲨鱼。

然而,有些鲨鱼已经完全失去了通过颊泵呼吸的能力,如果它们停止游泳和撞击水,这些鲨鱼确实会被淹死。这些鲨鱼被称为专性公羊呼吸器(或专用冲压式呼吸机);在400种已确认的鲨鱼中,只有大约24种需要保持这种向前游泳的运动[来源:Bennetta].这些包括大白鲨灰鲭鲨、鲑鱼鲨和鲸鲨。

这些“公羊呼吸”有机会休息一下吗?他们不累吗?

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鲨鱼睡觉

即使是在富氧的水中,渔网也会影响鲨鱼的运动,使其无法呼吸。”width=
即使是在富氧的水中,渔网也会影响鲨鱼的运动,使其无法呼吸。
Brian Skerry/国家地理/盖蒂图片社

对于我们人类来说,把任何一种永恒的运动作为一种生存方式似乎是很累的;我们都喜欢时不时地睡在沙发上。但事实证明,它们需要更多的工作鲨鱼保持不动,而不是游泳。在一项对柠檬鲨的研究中,它们在不同的呼吸方式之间切换,幼鲨在移动时的呼吸效率比休息时高6%,即使是在休息时,水流可以让水直接流入它们的嘴巴[资料源:莫里西和格鲁伯].

这一事实可能有助于解释当鲨鱼面临危险时会发生什么缺氧或缺乏有效氧气。鲨鱼通过颊部抽气来呼吸,增加抽气的力量,试图吸入更多的氧气,同时减少它们的其他活动,以保存能量。然而,专性的公羊呼吸者会增加他们的能量,游得更快,嘴巴张得更大。卡尔森和帕森斯].在氧气较少的情况下加速似乎是违反直觉的,但对这些鲨鱼来说,这可能是更有效的能源。

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这并不是说这些鲨鱼不会时不时地抓住机会。由于显而易见的原因,很难跟踪一只不断游动的鲨鱼,所以科学家很难知道它们如何休息或何时休息。一项对小鲨鱼,多刺的角鲨的实验表明,游泳是由脊髓协调的,而不是由大脑,所以鲨鱼可能能够关闭他们的大脑,在游泳时休息[来源:马丁].

需要休息的鲨鱼也会利用影响水中含氧量的因素,如盐度、温度甚至一天中的时间。20世纪70年代,科学家们在墨西哥穆耶雷斯岛调查了后来被称为“沉睡鲨鱼洞穴”的地方。洞穴里有一动不动的礁鲨,它们通常是专性的公羊呼吸机。科学家们确定洞穴里的水含氧量极高,盐度降低。这些条件可能使这些鲨鱼在不移动的情况下更容易呼吸。

它们可能不像人类那样睡着了(一方面,它们的眼睛是睁着的),但似乎鲨鱼确实可以休息。许多其他礁鲨也被观察到在海底一动不动,甚至在洞穴外[来源:马丁].科学家们仍然不确定他们是如何做到这一点的。

然而,也有一些不幸的情况,鲨鱼的应对机制不起作用,它们通常是由人类引起的。非法的鱼翅这种情况通常发生在鲨鱼的鳍被割下,鲨鱼被扔回海里,有时鲨鱼还活着,通常会导致鲨鱼最终淹死。得到被渔网缠住会导致死亡有时仅仅是被运送到水族馆就意味着专用公羊呼吸机的末日。

想要了解更多关于鲨鱼及其工作方式的知识,请查看下面的链接。

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最初发布:2008年6月9日

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  • 明亮的,迈克尔。《大白鲨:鲨鱼的国家历史》(2008年5月28日)http://www.fathom.com/course/21701777/session1.html
  • 卡尔森,约翰K.和格伦R.帕森斯。“缺氧对三种同域性鲨鱼的影响:生理和行为反应。”鱼类环境生物学2001。
  • 卡尔森,约翰·K,肯尼斯·j·戈德曼和克里斯托弗·g·洛。新陈代谢,能量需求,和恒温动物。见:开利,杰弗里C.,约翰A.穆斯克和迈克尔R.海瑟斯(编)。《鲨鱼及其近亲的生物学》CRC出版社,2004。(2008年5月28日)http://web.bio.umassd.edu/dbernal/Coursedl/Carlson_et_al_2004.pdf
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