撰文 | 阿嫻
審校 | Ziv
你會畫魚嗎？
隨便找一個小朋友，畫出來的估計都是左圖這種有著尖尖的嘴和細(xì)長身體的魚，很少見到有人把魚身畫成一個四四方方的盒子。然而，大自然中真的存在這種“異形”魚！
右圖這個外形浮夸、類似一個黃箱子的魚，名字叫粒突箱鲀（Ostracion cubicus），俗名木瓜或者黃箱魚。它們喜歡棲息在太平洋、印度洋以及南大西洋東部的珊瑚礁中，撅起嘟嘟嘴，主要以小型獵物（小蠕蟲、甲殼動物、軟體動物和小魚等）和礁石上的有機(jī)碎屑為食。
幼魚體色是鮮艷的金黃色，身上遍布黑色的圓形黑斑，整只魚就像一顆黃底黑斑的小圓球。隨著魚的長大，黑色斑點會越來越小，魚身則呈現(xiàn)出藍(lán)灰色的外觀。由于黃箱魚喜歡獨居，膽子又很小，所以這種明亮的黃色和黑色斑點反而變成了它抵抗外界潛在捕食者的警告色。
當(dāng)黃箱魚受到攻擊或者威脅時，皮膚還會釋放一種箱鲀科魚類特有的神經(jīng)毒素（Ostracitoxin）。很多人嘗試養(yǎng)它但都失敗了，其原因就在于如果它們身處相對封閉的水域，例如水族箱內(nèi)，釋放的毒素可能造成缸中其他魚的“團(tuán)滅”。
大多數(shù)的魚，從鱸魚到鯊魚，都有適應(yīng)水棲的柔軟的流線型身體，可以讓它們在水中暢游。但是黃箱魚的魚身卻有著盒子形狀的堅硬骨架，這和我們平時認(rèn)識的魚模樣有著千差萬別，甚至讓人不禁懷疑是不是進(jìn)化哪里出了問題？畢竟憑借這種魚身在水里游泳可太慢，太難了??！
然而，令人意想不到的是，雖然看起來呆呆傻傻，但黃箱魚的身手卻極其敏捷，幾乎可以算是珊瑚礁區(qū)域最敏捷的魚類之一。它們是怎么游泳的呢？
2002 年，一組研究人員使用 3D 打印的箱鲀模型來研究水是如何在它們的身體周圍流動。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水流側(cè)向沖擊黃箱魚的時候，它們的骨質(zhì)外殼附近會形成一些小的漩渦，從而穩(wěn)定箱魚的運動。這個巧妙的生存技巧對于減少黃箱魚游泳時水流的擾動以及在湍流水域中保持穩(wěn)定非常重要，人們也似乎終于找了一個可以解釋黃箱魚為什么長成如此異類還不會被進(jìn)化淘汰的原因。
但是，研究人員似乎忽略了一個細(xì)節(jié)：如果黃箱魚甲殼周圍的漩渦可以給它提供方向上的穩(wěn)定作用，航向上的任何變化都被漩渦抵消，那么它們將會變得太過穩(wěn)定而無法快速轉(zhuǎn)向來躲避捕食者。并且，根據(jù)人們對黃箱魚的觀察，它是一個非常靈活的“黃箱子”，遇到危險時會快速調(diào)轉(zhuǎn)方向、竄入礁石中躲避。
S. Van Wassenbergh 等人在 2015 年的研究反對了之前的漩渦理論，認(rèn)為這些渦流產(chǎn)生的影響其實被黃箱魚四四方方的骨架前所產(chǎn)生的力矩抵消了，黃箱魚并不能以一個穩(wěn)定的姿態(tài)游動，相反，它們非常容易“翻車”。黃箱魚之所以非常靈活，其實是用背鰭、胸鰭、臀鰭快速翻騰（類似直升機(jī)的螺旋槳）幫助身體在流動的水中保持直立。當(dāng)它們需要快速轉(zhuǎn)彎時，只需將尾鰭向側(cè)面彎折過去，它們的身體就會“翻倒”，幫助黃箱魚在極小的空間轉(zhuǎn)向。
也就是說，黃箱魚的敏捷性是由空氣動力學(xué)上不穩(wěn)定的身體和魚鰭運動方式的結(jié)合而形成的，再加上它們并不需要長距離游動，又身懷毒液和“盔甲”，所以放棄速度而選擇敏捷性正是長期進(jìn)化的選擇。
看到這里可能有人要問了，正常的魚是怎么游的？如果你觀察過魚的運動方式，就會發(fā)現(xiàn)它們的運動方式都差不多，都是通過尾巴和魚身的有規(guī)律的左右擺動以及鰭的協(xié)調(diào)。
魚的胸鰭和腹鰭可以維持魚在水中的平衡，和其他鰭不一樣的是，胸鰭不是垂直而是水平的，所以在運動的時候胸鰭會上下擺動，幫助魚控制自己的浮沉。背鰭和臀鰭可以讓魚在水中保持直立，就像帆船底部的龍骨（在船體的基底中央連接船首柱和船尾柱的一個縱向構(gòu)件）一樣。
尾鰭既可以為魚的游動提供額外的助力，又能幫助魚改變游動方向。尾鰭向左擺動，魚向左移動，尾鰭向右擺動，魚向右移動。
不過，由于生活環(huán)境和習(xí)性的差異，在長期的進(jìn)化過程中，鰭的功能和形狀也在發(fā)生著相應(yīng)的變化，比如金槍魚、旗魚等魚有著叉形或新月形（圖一和圖二）的尾巴，適合長距離、耐力的游泳；圓形尾巴則適合慢速游動。
看到黃箱魚就想起一句歌詞：“你說嘴巴嘟嘟，嘟嘟嘟嘟嘟......”
參考資料：
[1]https://australian.museum/learn/animals/fishes/yellow-boxfish-ostracion-cubicus/
[2]https://royalsocietypublishing.org/doi/full/10.1098/rsif.2014.1146
[3]https://www.nature.com/articles/517274a
[4]https://www.fishandboat.com/LearningCenter/PennsylvaniaLeagueofAnglingYouthPLAY/PLAY2002/Documents/fishswim.pdf
[5]https://en.wikipedia.org/wiki/Yellow_boxfish
本文來自微信公眾號：把科學(xué)帶回家 （ID：steamforkids），作者：萬物雜志
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