在如今的科學論文中,只有一個署名作者的情況極為少見,而當單作者的文章得以誕生,它通常是這樣的:思路、方法、實現難度都簡單到一個人就可以完成,但偏偏選題內容足夠有趣,結果足夠動人。
今天講的這篇文章正是如此,它要回答的問題是「世界上最大的大王烏賊(Architeuthis)可能有多大?」文章唯一的作者是英國聖安德魯斯大學生態與環境模型研究中心的查爾斯·帕克斯頓(Charles G. M. Paxton)。
首先,讓我們在一則2013年1月8日的「舊聞」中來認識一下今天的主角「大王烏賊」。
當時在日本首次拍到的大王烏賊。然而它到底有多大?圖片來源:twword.com
為什麼我們不知道最大的大王烏賊有多大?
因為我們抓不到所有的大王烏賊啊!
就好像外星人隨機抓了1000個中國男性進行研究,他們能知道最高的中國男性可以長多高嗎?他們可能抓到了幾個1.9的壯漢,但不太可能剛好抓到了2.42的張俊才或者2.26的姚明。
所以,光靠經驗觀測,我們是無法估計大王烏賊的最大長度的。上面視頻中所說的「最長的大王烏賊可達18米」,也只是某種粗略的估計。
那麼,我們為什麼想要知道最大的大王烏賊有多大?
因為,人類就是這樣一種無聊的生物啊!呵呵。
視頻中這個模型做得挺靠譜。大王烏賊有5對共10條腕,其中有一對特別長,可以抓住食物送到嘴裡,稱為觸腕。
當我們說到大王烏賊的長度的時候,通常有3個標準,分別是外套膜長(Mantle length,不包括腕的身體長度 )、標準長(Standard length,身體加8條普通腕的長度)和全長(Total length,身體加觸腕的長度,真正的全長)。
目前精確測量得到的大王烏賊的最長外套膜長為2.79米,得到測量(基本精確)的最長標準長為9.45米,而來自目擊數據(不算精確)的最長全長為19米。
所以,這個查爾斯教授怎麼做?
有一種人類文明的利器,叫做統計。
查爾斯的工作其實很簡單,就是對已有的測量數據進行系統性的統計分析,通過對已經得到測量的大王烏賊嘴長、外套膜長、標準長、全長的結果進行統計和擬合分析,就可以預測出大王烏賊可能達到的最大長度。
結果:標準長10米,全長20米的大王烏賊不是夢。上圖為大王烏賊標準長對外套膜長的擬合分析結果。橫坐標為外套膜長,縱坐標為標準長;圖中每一個黑點代表了一個已被同時測量外套膜長和標準長的個體數據;黑色實線為擬合線;紅色和綠色的虛線範圍分別是擬合結果99.9%的置信區間和預測區間。
簡單地解釋一下這裡的「置信區間」和「預測區間」。這個概念可以這麼解釋:兩條紅色虛線所劃出的範圍有99.9%的可能性會包含這條「真實的黑色實線」,即「真實的標準長與外套膜長的依存關係」。
也就是說,對於任何一個野生的大王烏賊個體,綠色虛線所劃出的範圍有99.9%的可能性會包含它的真實體長數據。
聽起來有些拗口,不過看了下面你應該能明白了:
我們假設,目前精確測量的最長外套膜長,2.79米,是一個接近全體大王烏賊最長外套膜長的數據(圖中綠色豎實線標示)。那麼根據這條綠色豎實線與兩條綠色虛線的相交情況可以看出,標準長超過10米的大王烏賊個體,是極有可能真實存在的。
接下來是大王烏賊全長對外套膜長的擬合分析結果。和前面的分析類似,可以得出結論,全長超過20米的大王烏賊個體存在的可能性也非常大。
抹香鯨被認為是大王烏賊唯一的天敵,關於它們兩個碰上誰能贏的話題由來已久,查爾斯也非常樂意在自己的文章裡討論一番。
事實上,很多大王烏賊外套膜長和嘴長的測量數據,都來自於從抹香鯨肚子裡發現的未被消化的樣品。而在抹香鯨的身上則時長會發現由大王烏賊吸盤附著留下的疤痕。
雄性抹香鯨體長同樣可達20米,雌性稍小(也有18米)。查爾斯認為,面對最大型的大王烏賊,健壯的雄性抹香鯨應當可以應付,而一些稍小的雌性抹香鯨可能就無能為力了。
大王烏賊與抹香鯨搏鬥想像圖。統計學的結果顯示,這麼大的大王烏賊還真有可能存在。圖片來源:jqiqu.com
PS:大王烏賊屬於槍形目(也就是通常說的魷魚),而不是烏賊目的噢。
(編輯:Jerrusalem)
看到大王烏賊,動物學家想到深海生態,統計學家想到擬合分析,工程師想到仿生學設計,而你只能想到「這麼大個魷魚烤著吃多過癮啊……」╮(╯_╰)╭不管認種還是吃,日曆娘都奉陪: