Vivian

人們找到了真正能跳龍門(mén)的魚(yú)！但卻是個(gè)壞消息……

在夏威夷，每天都能看到彩虹和云霧繚繞的壯觀山景，以及眾多大大小小從懸崖上傾瀉而下的瀑布。如果你有興趣登上瀑布的頂部，你會(huì)在水中發(fā)現(xiàn)身長(zhǎng)不到10厘米的刺鰭魚(yú)在清澈的水中游蕩。這種魚(yú)，當(dāng)?shù)厝擞H昵地稱呼它們?yōu)镺'opu。這樣渺小的魚(yú)兒，卻是依靠自己強(qiáng)大的力量，沖破幾十米甚至上百米的瀑布攀爬而至的。

它們簡(jiǎn)直就是傳說(shuō)中會(huì)“跳龍門(mén)”的魚(yú)?。?/p>

它們是怎么往上“跳”的呢？

夏威夷島的刺鰭魚(yú)的攀爬技術(shù)非常高超。在幼魚(yú)返回瀑布之前，它們會(huì)在入海口逗留一段時(shí)間，更換應(yīng)對(duì)激流的裝備——口部和腹部吸盤(pán)狀的鰭片?？诓开?dú)特的吸盤(pán)是幼蟲(chóng)顱部變態(tài)發(fā)育而成的，在36小時(shí)內(nèi)，原本小巧的下唇會(huì)變成1個(gè)大的吸盤(pán)。而腹部吸盤(pán)則是由腹鰭融合而成。

一旦準(zhǔn)備就緒，它們就開(kāi)始向瀑布進(jìn)發(fā)，借助口部和腹部吸盤(pán)與巖石之間的黏附吸力，使身體牢牢地吸在瀑布間的巖石表面。在吸附時(shí)，吸盤(pán)狀的鰭片會(huì)排除掉多余的水，從小碗狀變平，密封于濕潤(rùn)的巖石表面。

在攀爬過(guò)程中，需要多強(qiáng)的吸力，才能在重力和水流沖力作用下而不會(huì)跌落呢？這與巖石的傾斜角度有關(guān)。當(dāng)傾斜角度為60°時(shí)，吸力達(dá)到體重的1.25倍即可;而傾斜角為90°時(shí)，吸力要達(dá)到體重的2.02倍。此外，刺鰭魚(yú)需要具備持續(xù)性或間歇性維持黏附吸力，只有如此，它們才能完成逆瀑布之旅。

生活在夏威夷的攀爬瀑布刺鰭魚(yú)有3種，分別為Awaous guamensis、Lentipes concolor和 Sicyopterusstimpsoni。有趣的是，雖然它們同樣生活在夏威夷，攀爬同樣的瀑布，但卻采取了不同的攀爬方式。

其中，Awaous guamensis和Lentipes concolor兩種刺鰭魚(yú)是力量爆發(fā)型攀爬者，它們采用快速間歇性地爆發(fā)前進(jìn)。它們開(kāi)始攀爬時(shí)，胸鰭快速內(nèi)收，然后向上移動(dòng)，在用腹部吸盤(pán)重新附著到巖石之前，進(jìn)行幾次高振幅的快速循環(huán)，一鼓作氣“鯉魚(yú)打挺”一般向上竄，能夠竄出12個(gè)自己那么長(zhǎng)的距離。

而Sicyopterus stimpsoni則通常被描述為緩步型攀爬者，采用連續(xù)的寸步而上方式。它們通過(guò)交替地將腹部吸盤(pán)和另一個(gè)口部吸盤(pán)（其他物種沒(méi)有）吸附在巖石上，緩慢地爬上瀑布，雖然一次只能前進(jìn)一點(diǎn)點(diǎn)，但是維持時(shí)間卻比較長(zhǎng)。

雖然2種攀爬方式在細(xì)節(jié)方面明顯不同，但是推進(jìn)速度卻是差不多的。

為什么刺鰭魚(yú)要跳龍門(mén)？

生物功能進(jìn)化的多樣性，與所處自然環(huán)境的生理需求息息相關(guān)。一些極端環(huán)境會(huì)對(duì)其中的生物提出更特別且嚴(yán)峻的生理要求。

夏威夷經(jīng)常遭遇嚴(yán)酷的自然災(zāi)害，從火山活動(dòng)到颶風(fēng)造訪，都會(huì)使島上的水流發(fā)生強(qiáng)烈的擾動(dòng)，包括小溪和瀑布，對(duì)于體型微小的刺鰭魚(yú)來(lái)說(shuō)甚是不太平。為了生存繁衍，它們采用了洄游的生活模式，以降低自然災(zāi)難來(lái)臨時(shí)發(fā)生滅絕的風(fēng)險(xiǎn)。

它們?cè)诟吆０蔚牡髦蟹趸?，然后被水流沖到下游的海洋中度過(guò)幼蟲(chóng)時(shí)期。在那里，它們充分利用海水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)喂養(yǎng)自己，直到3-6個(gè)月后，它們會(huì)向淡水小溪遷移，并在到達(dá)瀑布頂部棲息地時(shí)產(chǎn)卵。

然而，在它們克服水流的沖擊進(jìn)入上游區(qū)域的過(guò)程中，從來(lái)都是不容易的。在接近瀑布時(shí)，它們會(huì)從水中來(lái)到空氣中，這種在2種物理區(qū)別如此之大的環(huán)境介質(zhì)間的轉(zhuǎn)變，身體支撐和運(yùn)動(dòng)模式都有巨大區(qū)別。

例如，在它們熟悉的水環(huán)境中，浮力抵消了部分重力，而在空氣中，由于浮力消失，它們需要更多的能量克服身體的重力。此外，當(dāng)他們從水中出來(lái)，逆瀑布而上時(shí)，它們將運(yùn)動(dòng)模式從游泳改為了攀爬。因此，為了成功地攀上瀑布產(chǎn)卵，它們需要有效的策略以克服重力，以及自上而下的水流產(chǎn)生的沖力，而如此強(qiáng)大的攀爬能力，正是這種嚴(yán)苛的自然環(huán)境選擇的結(jié)果。

自然界環(huán)境的差異，也讓不同能力的動(dòng)物有了各自擅長(zhǎng)的技能。在地質(zhì)活動(dòng)豐富、氣候變化多端的夏威夷，即使都是瀑布，下面的“底子”也是有差別的。這些瀑布的基底，可能會(huì)影響它們的攀爬性能。在瀑布水流的沖擊下，巖石表面是非常光滑的，而新近形成的火山巖石則比較粗糙。這2種不同的地形，恰好就對(duì)應(yīng)了前面說(shuō)到的2種攀爬策略——寸步型的更擅長(zhǎng)光滑的巖石，而爆發(fā)型的則擅長(zhǎng)粗糙的火山巖。

寸步型攀爬者依賴于吸盤(pán)對(duì)巖石的吸力，粗糙表面會(huì)削弱吸盤(pán)對(duì)表面的吸附能力，進(jìn)而減弱攀爬能力。相反，爆發(fā)型攀爬者在攀爬時(shí)會(huì)用胸鰭推開(kāi)基底，因此粗糙表面能為胸鰭提供更好的支點(diǎn)。

曾有研究者對(duì)3種攀爬刺鰭魚(yú)在不同粗糙程度表面的攀爬行為進(jìn)行了研究，他們發(fā)現(xiàn)爆發(fā)型的Awaous guamensis在粗糙表面攀爬的速度是光滑表面速度的10倍，而在光滑表面上，它的速度反而低于寸步型刺鰭魚(yú)。

雖然刺鰭魚(yú)的攀爬性能在自然演化過(guò)程中變得如此不同，但是卻都成功地完成了適應(yīng)自然的任務(wù)。可謂殊途同歸、異曲同工了。

夏威夷的山水，對(duì)它們很重要

夏威夷人給堅(jiān)韌強(qiáng)悍的攀爬者起了一個(gè)很可愛(ài)的名字——O'opu。O'opu在夏威夷具有重要的歷史和文化意義。此物種既是夏威夷原住民的食物來(lái)源，也是他們宗教儀式的一部分。一共有5種O'opu生活在夏威夷，其中4種是夏威夷獨(dú)有的物種，在世界上的任何其他地方都未曾發(fā)現(xiàn)過(guò)。O'opu是唯一原產(chǎn)于夏威夷的淡水魚(yú)，與其他自然奇觀類似，它們都與山脈影響降雨模式的方式有關(guān)。

首先，瀑布需要充沛的水才會(huì)流動(dòng)，而刺鰭魚(yú)的攀爬，也非常依賴濕潤(rùn)的巖石表面，所以水流的特性對(duì)它們攀爬瀑布是很重要的因素。理想的河流條件，包括長(zhǎng)期穩(wěn)定流動(dòng)的水。以前的觀察表明，在夏威夷的各個(gè)溪流之中，由暴雨引發(fā)的洪流是對(duì)O'opu幼魚(yú)發(fā)出的重要信號(hào)，通知這些游弋于海洋沿岸的生靈們可以向上游遷移的時(shí)機(jī)已到。

夏威夷群島上的大部分降雨是地形雨。以夏威夷為例，由海上吹來(lái)的攜帶水汽的風(fēng)，被島上的山提升至高處，海拔降低、溫度下降，濕潤(rùn)的水汽便形成了降雨。比較而言，這些島嶼周圍的海域年平均降雨量為25英寸，而島嶼上的山脈，則將降雨量提高了16倍。降雨落在山頂上，向O'opu攀爬的溪流和瀑布提供水。從古至今，島上的地形降水過(guò)程是可靠而連續(xù)的，晝夜更迭，冬夏交替，年復(fù)一年。

不過(guò)，由于人類引起的氣候變化，O'opu都可能處于危險(xiǎn)之中。夏威夷人口的增加正在威脅O'opu的水流棲息地——而為了保護(hù)它們繼續(xù)生存下去，需要對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行管理和研究。在某些情況下，人類為了灌溉農(nóng)作物或保護(hù)財(cái)產(chǎn)不受洪水影響，會(huì)對(duì)河流進(jìn)行改道或疏導(dǎo)，而這兩種行為都減少了河流的流量。

此外，夏威夷的降雨量在過(guò)去30年里全面下降，相關(guān)研究表明，熱帶島嶼地形降水賴以存在的復(fù)雜云層過(guò)程對(duì)風(fēng)速很敏感，而過(guò)去30年降雨量的減少，與信風(fēng)強(qiáng)度的減弱有關(guān)。全球變暖不僅讓兩極融化、海平面升高，也將顯著改變洋流，牽一發(fā)動(dòng)全身。

此外，大氣中稱為氣溶膠的微小顆粒也能影響地形降水。來(lái)自自然或人類的氣溶膠在大氣中無(wú)處不在，其對(duì)大氣中云層的影響，是未來(lái)氣候預(yù)測(cè)中最大的不確定因素之一。

小小的刺鰭魚(yú)，在夏威夷風(fēng)起云涌十幾萬(wàn)年的時(shí)間范圍內(nèi)，演化出了驚人的爬瀑布的能力——攀爬瀑布這種技能不是一蹴而就的?；蛟S，它們也會(huì)不斷適應(yīng)環(huán)境的改變，畢竟夏威夷當(dāng)初也只是光溜溜、寸草不生的火山石。

然而問(wèn)題在于，我們?nèi)祟悓?duì)自然帶來(lái)的變化，太快、太迅速、太無(wú)法預(yù)測(cè)了。地球氣候的變化會(huì)影響大氣、洋流，改變驅(qū)動(dòng)降雨的過(guò)程，影響水流的強(qiáng)度，然后再影響到河流物種及其棲息地，最后是那些順著瀑布往上攀爬的小魚(yú)。

或許，所有這些轉(zhuǎn)變，都需要我們的密切關(guān)注。自然界的所有過(guò)程都是息息相關(guān)的，牽一發(fā)而動(dòng)全身。從好的角度想，對(duì)自然哪怕微小的一點(diǎn)改善，也可能會(huì)收獲碩大的善果，現(xiàn)在開(kāi)始還不晚。我們也愿意繼續(xù)陪伴這些神奇的動(dòng)物，或許它們身上也有能啟發(fā)我們發(fā)明創(chuàng)造的關(guān)鍵呢！