1米之内,射水鱼为什么能百发百中?
铅笔长的射水鱼,以水为箭,能射杀3米之内的猎物。1米之内的目标,几乎百发百中。
射水鱼成天在水面附近游荡,不时扫视水面上的世界。看到停留在岸边树枝上的苍蝇、蜻蜓或蜘蛛,甚至是小蜥蜴,只要在射击范围,立刻含水喷射,击落猎物当晚餐。如果静止的猎物被惊起,射水鱼还会再补一箭,击落已经飞到空中的猎物。
世界上***有33600种鱼类,大家都生活在水里,但是以水为箭的鱼只有射水鱼一种。
射水鱼为什么能以水为箭?
射水鱼个头不大,最大的鱼能长到30厘米长,水族馆里的射水鱼通常只有15厘米。巴掌大小的射水鱼身体非常单薄,扁扁的肚皮,大大的眼睛,尖尖的嘴。发射水箭的尖嘴,像精密打磨的弯弓,简单高效,每一个细节都为射出最有力的水箭而设计。
上图是射水鱼尖嘴的内部结构,上颚有一个倒V型的凹槽,下面是切合凹槽的舌头。坚硬的舌头配合凹槽,能够调整出不同大小的水箭道孔。含在嘴里的水通过道孔射出,推动水箭发射的动力由突然合拢的鱼鳃盖提供。
会射水有啥稀奇的,吐口水谁不会啊。你含一口水,撅起嘴唇,腹腔用力,也能把水射成箭。不过当你尝试着射杀头顶的苍蝇时,你会发现发射水箭不像想象中那么简单,重力是你最大的敌人。而射水鱼射出的水箭却能抵抗重力,击中头顶1米之外的目标,更为厉害的是,水箭的力量还非常强大。射水鱼发射水箭的功率达到每公斤肌肉3千瓦(3 KW/Kg)。而脊椎动物的最强爆发力,也就是在最短时间内肌肉收缩输出的最大功率为每公斤肌肉0.5千瓦(0.5 KW/Kg,蓝胸鹌鹑起飞时胸肌的平均输出功率约为0.4KW/Kg)。
为什么射水鱼能超过肌肉的极限力量发射水箭?原因不是它长了不一样的肌肉,而是它有让水箭在空中加速的本领。当水箭在空气中运动时,重力会拖累水箭减速,可是高速录像机拍下的水箭轨迹却显示:射水鱼的水箭能在空中加速。
上图是击杀蜘蛛的水箭,可以清晰看到水箭的变化轨迹。水箭跟弓箭完全不同,弓箭箭头越尖利越好,削尖的箭头受到的空气阻力小,阻力越小飞得越快。而水箭的箭头却越变越大,起初细细的水箭在接近蜘蛛时已经变成了一个水球。
射水鱼发射水箭,刚出口时速度不快,接下来它会调节嘴巴里发射水箭道孔的大小,减小开口增加速度,让水箭尾端的液滴跑得比前端更快,后面的水滴追上了前面的水滴,形成一个膨胀加速的水箭箭头。当水箭击中目标时,高速的水球大力撞击蜘蛛,把它打翻入水。通过后面水滴追赶并且撞击前面水滴的方式,水箭能量持续积累扩大,超过了只凭借肌肉发射水箭所能达到的极限力量。
射水鱼一口水能射出7支水箭,还能根据猎物的大小调整水箭的力量,精准攻击,不会白白浪费自己的能量。
定位本领
除了专业发射水箭的口器和加速技能外,射水鱼还有一种能精确定位猎物的天赋。
当藏身水中的射水鱼仰望天空时,视线看到的昆虫位置和昆虫的实际位置有一个偏差。由于光线在空气和水里的不同传播速度,光线进入水里会产生折射。当光线垂直入水时,没有折射,而只要光线稍微有点儿偏转,就会产生折射。也就是说,当射水鱼看到头顶正上方的昆虫时,视线的位置是昆虫的实际位置,除此之外,都有偏差。
左图中,由于光线偏转,射水鱼视线中的蜻蜓位置落后于实际位置。射水鱼只有像右图所示,攻击正上方90?的猎物,才是所见即所在的准确位置。但是事实并非如此,射水鱼能从58?到102?大范围攻击猎物,光线折射对它来说不是难题。
射水鱼有双灵活转动的大眼睛,它的眼珠能在眼窝里滚动。当它选定猎物后,不用扭头,只要转转眼珠,就能让猎物的图像落在视网膜上的特定区域(黄斑中心凹区域),这是视觉最敏锐的部位。
视线锁定猎物后,射水鱼不需要计算光线偏差就能确定昆虫的实际位置。它的定位本领至今生物学家也没有研究透彻,只能归于它的天赋传承。或许射水鱼的基因里刻录了一段补偿光线折射的视觉基因,让它能一眼看清光线穿越水和空气时产生的视线偏差。
射水鱼的视觉有多强大?射水鱼不仅仅认识它的猎物,它还认识照片中的人脸,会冲认识的人脸喷射水箭,而不理会不认识的人脸。当人脸照片旋转30、60、90度 ,射水鱼依然认得出那张脸。扭转90度都不影响视觉判断,在射水鱼的眼睛里没有扭曲的世界。
在拼抢猎物的路上,射水鱼练就了一套武功,能在猎物落水的同时就抵达落水点。听起来有点儿不可思议,射水鱼在发射水箭的时候就计算好猎物的着陆点和时间,然后在击中猎物的一瞬间开始冲向目的地,这样才能跟猎物同时抵达,收获猎物。
射水鱼的计算能力和反应速度,远远超过其它等着拣便宜的鱼儿。实验中,一只死苍蝇被随机抛扔到空中,水中的鱼儿都能看到苍蝇。当苍蝇开始掉落的时候,射水鱼起步冲向预测的掉落地,它不仅能判断出正确方向,还能预测出掉落时间。如果苍蝇掉落点距离比较远,它就跑快点;如果掉落地点比较近,它就跑慢点。保持速度跟苍蝇同时到达,及时收获猎物。
射水鱼的第一反应在40毫秒内发生,这个反应能力并不超群,小龙虾对刺激的反应速度要快得多,10毫秒。但是在40毫秒的时间内,射水鱼要根据猎物的高度和速度计算出掉落方向和时间,它的计算速度远不是小龙虾可比的。
射水鱼发射水箭的时间,跟人类投掷石头的时间一样长。
当我们发现石头能做武器时,射水鱼摸索出水也能做武器。我们的武器推成出新,射水鱼的武器精益求精。