鯊魚是海中的頂級掠食者,能夠遠距離的追蹤獵物。很久以前,漁民都傳說,鯊魚能夠嗅到幾公裡外的血腥味。
根據科學家們的研究,鯊魚確實有敏銳的嗅覺,但是能夠聞到幾公裡外的血腥味,確實有點誇張。
鯊魚有一對鼻孔,鼻孔狀的洞就在吻的前緣下面。每個鼻孔被鼻瓣分成兩個開口。水被引導進入內孔,通過嗅片後,通過外流孔離開嗅囊。嗅片是嗅囊內表面的一系列褶皺,增加了表面積,使鯊魚有更多的機會接觸氣味。氣味通過嗅片刺激神經感覺細胞的纖毛樣末梢,溶解在水中的分子與受體細胞結合,然後再向大腦發送信號。
鯊魚的嗅球是前腦大嗅葉的前部延伸,直接進入嗅囊,嗅球內的神經直接進入嗅道。有了如此先進的硬體,鯊魚能夠檢測到濃度低於100億分之一的血液!
分子在水中的擴散速度,遠沒有在空氣中擴散的快。人們曾見過白鰭鯊的鼻子伸出水面,據說是在嗅空氣,這可以讓它們比在水下探測到更遠的氣味。
哺乳動物身體裡的血液大約佔體重的7%~8%,一個100公斤的海豹身體裡有大約8升的血液。稀釋到1/100億,擴散半徑大約在350米,這就是鯊魚能夠嗅到血液的最遠距離。
如果受到洋流和風吹拂的影響情況下,在某個方向可能擴散的更遠一點,但是在另外的方向會更近一點。
但是,鯊魚確實能夠追蹤到在幾公裡之外掙扎的獵物,因為它們有一種特殊的器官~洛倫茲尼腹壺(Ampullae of Lorenzini)。
●這些黑點就是洛倫茲尼腹壺,排列在鯊魚的臉部兩側。
1678年,義大利內科醫生斯特凡諾·洛倫茲尼(Stefano Lorenzini)在鰓類動物中描述了腹壺結構。
在很長一段時間內,洛倫茲尼腹壺的功能一直難以被發現。
直到1960年,科學家們才搞清楚這個特殊的器官的功能:檢測弱電場。
●這張圖片描述的是洛倫茲尼腹壺的具體結構。
腹壺部位唯一的外部特徵,是在鯊魚(黃貂魚也有)的臉和鼻子上形成的凹坑。這些凹坑顏色呈黑色,看起來就像鯊魚已經幾天沒刮鬍子了。
這些凹坑被一種電感受性晶體凝膠填充,膠體的厚度從幾微米到一股義大利麵那麼厚,包裹膠體周圍的皮膚是絕緣的。
到2003年的時候,科學家們終於弄清楚了這個器官的敏感程度。
鯊魚臉上的洛倫茲尼腹壺,可以檢測到每平方釐米15億分之一伏特的電壓,這相當於能夠從一萬英裡外探測到手電筒電池的電場。
憑藉這種超級精密的感受器官,鯊魚可以在幾公裡外感受到受傷、或者是正在掙扎的獵物。
一旦感應到電流,這種凝膠就會根據外部電流提供的全部信息在鯊魚大腦中觸發突觸反應,突觸激發的頻率和強度表明了電信號的強度。
這些感受器官並不是一個,而是呈一組的陣列排列分布在臉的兩側,這使鯊魚能夠感受到電場的梯度變化,繼而精確的追蹤獵物的方位。
鯊魚在遊動的過程中,會不停的擺來擺去,這和雷達在定位的時候需要不停的掃描,是一個道理。
有些鯊魚生活在完全黑暗的水中,事實上它們根本就是瞎子,完全依靠腹壺來感受獵物的存在。
●錘頭鯊的獨特形狀是一種特殊的進化適應性,因為腹壺陣列分布得越寬,探測精度越高。
同樣的道理,體型越大的鯊魚越具有這方面的優勢,所以海洋中的大白鯊往往能從很遠的地方探測到周圍的環境。
這種探測能力不僅能夠讓大白鯊可以從遠距離來追蹤獵物,而且能夠避開危險。
雖然大白鯊在海洋中幾乎是無敵的存在,但是比它們體型更大的虎鯨卻能輕而易舉的獵殺大白鯊。成年虎鯨的體重可以達到七、八噸,而大白鯊成年的體重最多不會超過兩噸。
虎鯨獵殺大白鯊的時候,會把大白鯊翻過來,肚皮朝天,這樣大白鯊會進入一種強直昏迷狀態,而虎鯨就只會吃大白鯊的肝臟。
虎鯨沒有臼齒、切割齒,所以喜歡吃軟的東西,虎鯨獵殺其他鯨類,也是只吃掉舌頭和肝臟。
一旦這種情況發生,在周圍的大白鯊就能感覺到危險而逃之夭夭。
虎鯨和大白鯊的對抗就是聲納和電磁波的對抗,理論上說大白鯊的探測速度應該更快,但是很可能在海洋中充滿了電場波動的雜波,而且腹壺對於電場的檢測,是一種被動偵測,有的時候會讓大白鯊沒有覺察到靠近的危險。
對洛倫茲尼腹壺的研究還遠遠不夠徹底,最新的研究表明,這個器官能夠感覺到溫度的變化。
實際上,鯊魚有6種感覺能力,按照距離從遠到近的排列是這樣的:電場感知、嗅覺、視覺、聽覺(稍有疑問)、味覺、觸覺。
就是靠著這六大感知能力,大白鯊躋身為海洋中的頂級殺手,僅僅是因為體型的原因,才略輸於虎鯨。