“黄色的箱子”在水里翻腾，世界上最“方”的鱼是怎么游泳的

撰文 | 阿娴

审校 | Ziv

你会画鱼吗？

随便找一个小朋友，画出来的估计都是左图这种有着尖尖的嘴和细长身体的鱼，很少见到有人把鱼身画成一个四四方方的盒子。然而，大自然中真的存在这种“异形”鱼！

右图这个外形浮夸、类似一个黄箱子的鱼，名字叫粒突箱鲀（Ostracion cubicus），俗名木瓜或者黄箱鱼。它们喜欢栖息在太平洋、印度洋以及南大西洋东部的珊瑚礁中，撅起嘟嘟嘴，主要以小型猎物（小蠕虫、甲壳动物、软体动物和小鱼等）和礁石上的有机碎屑为食。

幼鱼体色是鲜艳的金黄色，身上遍布黑色的圆形黑斑，整只鱼就像一颗黄底黑斑的小圆球。随着鱼的长大，黑色斑点会越来越小，鱼身则呈现出蓝灰色的外观。由于黄箱鱼喜欢独居，胆子又很小，所以这种明亮的黄色和黑色斑点反而变成了它抵抗外界潜在捕食者的警告色。

当黄箱鱼受到攻击或者威胁时，皮肤还会释放一种箱鲀科鱼类特有的神经毒素（Ostracitoxin）。很多人尝试养它但都失败了，其原因就在于如果它们身处相对封闭的水域，例如水族箱内，释放的毒素可能造成缸中其他鱼的“团灭”。

大多数的鱼，从鲈鱼到鲨鱼，都有适应水栖的柔软的流线型身体，可以让它们在水中畅游。但是黄箱鱼的鱼身却有着盒子形状的坚硬骨架，这和我们平时认识的鱼模样有着千差万别，甚至让人不禁怀疑是不是进化哪里出了问题？毕竟凭借这种鱼身在水里游泳可太慢，太难了啊！

然而，令人意想不到的是，虽然看起来呆呆傻傻，但黄箱鱼的身手却极其敏捷，几乎可以算是珊瑚礁区域最敏捷的鱼类之一。它们是怎么游泳的呢？

2002 年，一组研究人员使用 3D 打印的箱鲀模型来研究水是如何在它们的身体周围流动。他们发现，当水流侧向冲击黄箱鱼的时候，它们的骨质外壳附近会形成一些小的漩涡，从而稳定箱鱼的运动。这个巧妙的生存技巧对于减少黄箱鱼游泳时水流的扰动以及在湍流水域中保持稳定非常重要，人们也似乎终于找了一个可以解释黄箱鱼为什么长成如此异类还不会被进化淘汰的原因。

但是，研究人员似乎忽略了一个细节：如果黄箱鱼甲壳周围的漩涡可以给它提供方向上的稳定作用，航向上的任何变化都被漩涡抵消，那么它们将会变得太过稳定而无法快速转向来躲避捕食者。并且，根据人们对黄箱鱼的观察，它是一个非常灵活的“黄箱子”，遇到危险时会快速调转方向、窜入礁石中躲避。

S. Van Wassenbergh 等人在 2015 年的研究反对了之前的漩涡理论，认为这些涡流产生的影响其实被黄箱鱼四四方方的骨架前所产生的力矩抵消了，黄箱鱼并不能以一个稳定的姿态游动，相反，它们非常容易“翻车”。黄箱鱼之所以非常灵活，其实是用背鳍、胸鳍、臀鳍快速翻腾（类似直升机的螺旋桨）帮助身体在流动的水中保持直立。当它们需要快速转弯时，只需将尾鳍向侧面弯折过去，它们的身体就会“翻倒”，帮助黄箱鱼在极小的空间转向。

也就是说，黄箱鱼的敏捷性是由空气动力学上不稳定的身体和鱼鳍运动方式的结合而形成的，再加上它们并不需要长距离游动，又身怀毒液和“盔甲”，所以放弃速度而选择敏捷性正是长期进化的选择。

看到这里可能有人要问了，正常的鱼是怎么游的？如果你观察过鱼的运动方式，就会发现它们的运动方式都差不多，都是通过尾巴和鱼身的有规律的左右摆动以及鳍的协调。

鱼的胸鳍和腹鳍可以维持鱼在水中的平衡，和其他鳍不一样的是，胸鳍不是垂直而是水平的，所以在运动的时候胸鳍会上下摆动，帮助鱼控制自己的浮沉。背鳍和臀鳍可以让鱼在水中保持直立，就像帆船底部的龙骨（在船体的基底中央连接船首柱和船尾柱的一个纵向构件）一样。

尾鳍既可以为鱼的游动提供额外的助力，又能帮助鱼改变游动方向。尾鳍向左摆动，鱼向左移动，尾鳍向右摆动，鱼向右移动。

不过，由于生活环境和习性的差异，在长期的进化过程中，鳍的功能和形状也在发生着相应的变化，比如金枪鱼、旗鱼等鱼有着叉形或新月形（图一和图二）的尾巴，适合长距离、耐力的游泳；圆形尾巴则适合慢速游动。

看到黄箱鱼就想起一句歌词：“你说嘴巴嘟嘟，嘟嘟嘟嘟嘟......”

参考资料：

• [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

本文来自微信公众号：把科学带回家 （ID：steamforkids），作者：万物杂志

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