斯坦福大学的研究人员调查乌贼在黑暗中是如何交流的

在太平洋表面以下1500英尺的寒冷海水中,数百只与人一般大小的洪堡乌贼正在吃一块手指长度的灯笼鱼。掠食者们飞快地从彼此身边经过,动作异常精准,从不互相碰撞或争夺猎物。

一群洪堡乌贼在蒙特利湾水下200米处成群游动。(图片来源:©2010 MBARI)

他们是如何在海洋的昏暗地带建立这种秩序的呢?

根据斯坦福大学和蒙特里湾水族馆研究所(MBARI)的研究人员的研究,答案可能是视觉交流。就像电子书阅读器上的发光字一样,这些研究人员认为,乌贼能够利用肌肉中的发光器官发出微弱的光,从而产生一种背光来改变皮肤上的色素沉着模式。这些生物可能利用这些变化的模式来互相发出信号。

这项研究发表在3月23日的《美国国家科学院院刊》(Proceedings of The National Academy of Sciences)杂志上。

“许多乌贼生活在浅水,没有这些的发光器官,所以有可能这是一个关键的进化创新能够居住在开放海域,“本杰明Burford说,研究生在生物学斯坦福大学人文科学学院和论文的主要作者。“也许他们需要这种发光和显示这些色素沉着模式的能力来促进群体行为,以便在那里生存下去。”

看深海

洪堡乌贼的行为几乎不可能在人工环境中进行研究,所以研究人员必须在它们生活的地方与它们见面。在这项研究中,该论文的资深作者、MBARI公司的布鲁斯·罗宾逊(Bruce Robison)利用遥控操作的潜艇(ROVs),即无人驾驶的机器人潜艇,拍摄到了洪堡乌贼在加利福尼亚海岸附近活动的画面。

虽然ROVs可以记录乌贼的皮肤图案,但摄像机所需的光线太亮,无法记录它们细微的发光,因此研究人员无法直接测试他们的背光假设。相反,他们在对捕获的鱿鱼的解剖研究中发现了支持这一观点的证据。

在蒙特利湾水下300米处,一只洪堡乌贼在遥控操作的潜水器的灯光下展示自己的颜色。(图片来源:©2010 MBARI)

利用ROV拍摄的视频,研究人员分析了单个鱿鱼在进食和不进食时的行为。他们还注意到,这些行为是如何随着周围其他乌贼的数量而改变的——毕竟,如果是和朋友说话,而不是和一大群听众说话,人们的交流方式是不同的。

这段视频证实,乌贼的色素沉着模式似乎与特定的环境有关。有些图案非常详细,足以说明乌贼可能在传递精确的信息,比如“那边的鱼是我的”。“也有证据表明,它们的行为可以被分解成不同的单元,鱿鱼可以重新组合形成不同的信息,就像字母表里的字母一样。”尽管如此,研究人员强调,现在下结论说乌贼的交流是否构成了一种类似人类的语言还为时过早。

“现在,就在我们说话的时候,深海里可能有乌贼在互相发送信号,”斯坦福大学霍普金斯海洋站丹尼实验室的成员Burford说。“谁知道他们说的是什么信息?基于这些信息,他们会做出什么样的决定?”

尽管这些乌贼在昏暗的光线下能看得很清楚,但它们的视力可能不是特别敏锐,因此研究人员推测,这些发光器官通过增强皮肤图案的对比度,帮助乌贼进行视觉交流。他们研究了这一假说,绘制了洪堡乌贼身上这些发光器官的位置图,并将其与这些动物身上最详细的皮肤模式进行了比较。

他们发现,发光器官最密集的区域——比如乌贼眼睛和鳍薄边之间的一小块区域——与那些图案最复杂的区域相对应。

熟悉的外星人

自从乌贼被拍摄以来,ROV技术已经发展到可以在下一次在加利福尼亚看到乌贼时直接看到他们的背光假设。Burford还想创造一些虚拟的乌贼,这样团队就可以在真实的乌贼面前进行投射,看看它们是如何对网络乌贼的模式和动作做出反应的。

到目前为止,研究人员对他们的发现感到很兴奋,但他们渴望在深海做进一步的研究。虽然研究深海里的生物是一项令人沮丧的困难的工作,但这项研究有可能为我们了解生命的功能提供新的信息。

“我们有时认为乌贼是生活在这个陌生世界的疯狂的生命形式,但我们有很多共同点——它们群居,它们是社会性的,它们彼此交谈,”Burford说。“研究它们和其他深海居民的行为对于了解生命如何在陌生环境中生存是很重要的,但它也更广泛地告诉我们在我们自己的星球上的极端环境中使用的策略。”

这项研究是由David and Lucile Packard基金会和斯坦福大学生物系资助的。

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新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.stanford.edu/2020/03/23/social-squid-communicate-dark/

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