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2026年3月初,四川一位網友發了段視頻,剛買回來的五條大魚在圓形塑料水桶里靜靜地首尾相望,排成了一個近乎完美的星型輻射陣列。
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魚和魚之間距離相等,誰也不挨著誰。網上很多人調侃這是五條有邊界感的魚,或者說它們在均分領地。
當然,這根本不是什么玄學或邊界感……
這是一個水桶,魚類在狹小靜水里的核心危機是缺氧。
自然水體里的溶解氧依靠風浪和植物光合作用補充,而塑料桶里的水面空氣擴散微乎其微[1]。
魚依靠鰓呼吸,鰓絲上密布毛細血管,水從口腔進入,流經鰓,再從鰓蓋排出。魚鰓內部血液流動的方向與水流的方向完全相反,這種機制叫逆流交換[2](下圖)。
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逆流交換確保了含有較少氧氣的靜脈血接觸含氧量較低的水,而動脈血接觸剛入口的含氧量最高的水,從而維持完整的氧氣濃度梯度,實現最大化氧氣提取。
如果兩條魚在桶里同向并排或者首尾相接,后方的魚吸入的就是前方魚剛排出的富含二氧化碳的廢氣。
為了避免吸入同伴的廢氣,它們必須在有限的圓形空間里拉開距離,改變朝向,讓各自的排氣路徑發散。在沒有水流擾動的靜水環境中,這股由鰓部排出并被尾部攪動的尾流,本質上就是局部氧氣被耗盡的“廢氣水團”。
下圖代表缺氧水的白色箭頭:
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呈星型排列還有一個重要因素,就是側線系統 [3] 。
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它分布在魚的表皮和管道內,內部的毛細胞對水流位移和0到200赫茲的低頻壓力梯度極其敏感。每條魚身體周圍存在一個物理排斥區,當有鄰近物體靠近時側線系統會觸發回避反應。
在圓桶中,魚擺動鰭產生的水壓波撞擊桶壁并反射回來,側線系統會接收到大量流體噪音。
五條魚的排斥區嚴重重疊,在固定的圓形邊界限制下,具有相互排斥力的個體為了達到勢能最低的靜止平衡態,自動排列成了距離最遠且分布均勻的星型圖案。這讓每一條魚的感覺輸入降到最低,同時確保微弱呼吸水流產生的壓力波相互對稱抵消。
至于魚頭或魚尾死死抵住桶壁的行為,源自動物神經行為學中的趨觸性[4]。趨觸性是指動物在陌生環境和焦慮狀態中緊貼邊緣活動的本能反應。
下圖圖 A中,紅線代表一條正常的魚(對照組 Control)在被放入陌生的圓形水箱后的游動軌跡。你可以看到,它幾乎像個掃地機器人一樣,死死貼著最外圈的邊緣游動,水箱的中心區域對它來說仿佛是“禁區”。
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圖 C展示了魚在各個位置停留的時間長短。越紅代表停留越久,藍色/淺色代表基本沒怎么去過。紅區完美地在水箱邊緣畫了一個圈。當動物處于極度缺乏安全感的陌生環境中時,本能會驅使它們尋找物理邊界來掩護自己。
剛從市場買回的魚處于極度焦慮狀態,本能驅使它們貼住桶壁尋求物理邊界。
但是五條大魚的身體總長度超過了水桶周長,無法同時平鋪貼壁。極度的恐懼要求接觸物理邊界,空間的擁擠又要求相互排斥,星型輻射排列是大腦處理這兩個沖突指令后得出的靜態妥協方案。
參考文獻
[1]https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11299191/
[2]https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1469-185X.1973.tb01009.x
[3]https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-4684-8261-4_7
[4]https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0166432810003931
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