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鱼的听觉、嗅觉和味觉
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>> 您正在收听的节目改编自"未读”的科普书《鱼什么都知道》，作者是美国知名动物行为学家乔纳森·巴尔科姆，本节目的播出已经获得了“未读”的授权，在此表示感谢。  上期节目播出后，有听众指出了原书中的一个错误：蓝绿光在水中的传播速度比红光更慢，而不是更快，特此更正。 02 鱼的听觉、嗅觉和味觉 讲完了鱼的视觉，我们接下去再来讲鱼的听觉。大家可能不知道，声波在水中传播的速度是在空气中的五倍，水是声音的绝佳导体，所以，生活在水中的鱼是没有理由不演化出听觉系统的。不过，令人惊讶的一个事实是，在 20 世纪 30 年代之前，生物学家们一直认为鱼是聋子，会有这样的偏见，估计是因为从来没有观察到哪种鱼长着耳朵或者类似耳朵的结构。 打破这个偏见的就是著名的奥地利生物学家冯·弗里施，他最大的成就是发现了蜜蜂的舞蹈语言。20 世纪 30 年代中期，他用一条失明的鲶鱼做了一个简单但是极有创意的实验。这个实验说起来还有点像巴普洛夫研究狗的条件反射的那个实验。弗里施在棍子的一端系了一片肉，然后把它伸到鲶鱼藏身的洞口，鲶鱼闻到了食物的气味，就会游出来找吃的。这个动作重复了几天后，弗里施就开始在投食之前吹口哨。结果，这样又重复了六天，他只要一吹口哨，这条鲶鱼马上就会从洞中钻出来，这就确定无疑地证明了，鲶鱼是有听觉的。 图：冯·弗里施 之后的许多实验，不但向我们证明了鱼类普遍都存在听力，而且有的鱼听力还远超人类。我们人类能听到的声波的频率范围大约是 20 到 20000 赫兹之间。超过 2 万赫兹的声波我们就叫它超声波了。几乎人人都知道，蝙蝠就是一种能发出和听见超声波的动物，蝙蝠的听力范围可以达到 12 万赫兹，但是，动物学家发现，美洲西鲱鱼和大鳞油鲱鱼的听力范围可以达到 18 万赫兹，比蝙蝠还要厉害很多。根据研究，这是因为这种鱼有一种天敌，那就是海豚，而海豚就能发出超声波，这些鱼为了躲避海豚，演化出了超强的听觉系统。 比 20 赫兹还低的声波我们叫做次声波，人耳朵也听不见。可是，鳕鱼、鲈鱼和某些比目鱼却能听到 1 赫兹的次声波，也比人类厉害的多。没有人准确知道这些鱼为什么需要听到这么低频的声音。有一种假说是生活在海洋上层的鱼能够通过次声波觉察到洋面波浪的变化，这对它们的生存有利。 鱼不但有超强的听觉系统，而且，很多鱼也能发出声音。它们发声的方法千奇百怪，比如快速收缩肌肉，振动鱼鳔，还有摩擦颌部的牙齿，摩擦排列在喉咙里的咽喉齿，摩擦骨骼、摩擦腮盖，还有一种特别的发声方法，从肛门从排出气泡，这个我们人也会，有个俗称我就不说了。 下面，就让我们一起来欣赏一下鱼发出的各种声音（点击文章开头处音频条）。 实际上，西非加纳的渔夫很早就知道鱼会发出声音，他们会用一种特制的船桨作为音叉，将耳朵紧贴在船桨边，经验丰富的渔夫就能听到附近鱼儿发出的咕噜声和呜呜声，旋转船桨的平面还能知道鱼的大概位置。 鱼不仅能发出声音，还能通过声音交流，比如发出警告、威胁、挑战的信号。你们可能也跟我一样，冒出了一个有趣的想法，那么，我们能不能像训练狗或者海豚一样，通过训练一条鱼，实现人与鱼的交流呢？ 图：人训练动物 遗憾的是，本书的作者说，据他所知，并没有人做过这样的实验。我希望我的听众中有对动物行为学感兴趣的学子，将来你们可以做这种研究，我觉得一定是很有意思的研究。但是，作者说他曾经听到过一些说法，这些说法虽然未经证实，但值得注意。 来自华盛顿的计算机科学家卡伦·章养了四条金鱼，据她说，这些金鱼会在进食的时间和自己沟通。如果到了喂食的时间，卡伦和丈夫却无动于衷的话，它们就会游到水面上，用嘴发出啪啪的声响。甚至还会摔打自己的身体，用尾巴拍击鱼缸，明显是想要引起人们的注意。有人靠近它们时，它们就会安静下来。 还有一位美国国立卫生研究院的临床协议管理员萨拉·肯德里克，也在自己饲养了三年的一条黑边角鳞鲀鱼身上发现了类似的行为。 哈佛大学的科学家艾娃·蔡斯至立于研究鱼类是否能区分出如音乐一样的复杂声音，她的实验对象是三条锦鲤鱼，她设计了一套复杂的装置，使得鱼如果对某种类型的声音作出反应时，就能获得食物奖励。实验的结果是令人惊讶的，锦鲤鱼不仅能区分出蓝调音乐和古典音乐，还能总结两者的差异。 图：锦鲤 不过，能够区别声音中的某些差别并不能证明鱼会欣赏音乐，很有可能仅仅是一种条件反射。但也存在鱼能够欣赏音乐的可能性。这里所谓的欣赏音乐，我想作者指的是鱼是否会对噪音和乐音产生不同的条件反射呢？ 雅典农业大学的研究团队决定对此展开研究。他们将 240 条鲤鱼随机分成 3 组，一组是没有音乐的对照组，一组播放莫扎特的《G大调弦乐小夜曲》，另一组播放《爱的罗曼史》。。两组鱼要在 106 天的时间中每天听 4 个小时。结果，两组受到音乐熏陶的鱼的生长速度要快于对照组的鱼。而当这些鱼听到的是噪声或者人声时，则不会出现这种变化。不过，本书作者也指出，这个实验的证据是不够充分的。因为鱼的刺激式生长，很可能不是因为喜欢音乐，而是试图摆脱这些音乐，作者说即便是像他这样热爱古典音乐的人，如果让他天天反复听同一首曲子，那就跟折磨无异了。可麻烦就麻烦在，鱼不会说话，无法将它的感受告诉我们啊。这时候还真是面临惠子所说的困境，子非鱼，安知鱼之乐呢？我们期待着更聪明的科学家能想出更加巧妙的实验来研究鱼对音乐的欣赏能力。 最有乐趣的一个发现来自于对鲱鱼的研究，不管是太平洋鲱鱼还是大西洋鲱鱼，它们都会从肛门口排出一串串的气泡，这种因气流而发出的独特爆炸声被研究人员戏称为“快速重复信号”，因为这个短语的英文首字母缩写是 FRTs，刚好和英文中“屁”的单词 fart 发音很像。科学家们尚不清楚这些声音在鲱鱼社会中起到什么作用，但区域内的鲱鱼密度越高，这些声音也就越多，因此不难猜测其中可能包含着社交功能。 如果我问你，这个世界上嗅觉最灵敏的动物是什么？你可能第一时间想到的是狗。确实，狗有着超强的嗅觉，关于狗的嗅觉有多灵敏的科普文章太多了，狗鼻子在我们的日常用语中已经引申出了丰富的含义。但当我读完本书中讲鱼的嗅觉这一章，我发现，虽然作者没有用鱼和狗做一个比较，但鱼的嗅觉绝对可以和狗有的一拼。我们来看看鱼的嗅觉到底有多灵敏。 红大马哈鱼能够在一亿分之一的密度中感受到虾的存在。这相当于人类能在奥运会标准大小的泳池中觉察到五茶匙的量。而鲑鱼能够感知稀释到八百亿分之一浓度的海豹和海狮的气味，这相当于同一个泳池中三分之二滴水的量。鲨鱼的嗅觉比人类厉害一万倍。到目前为止，我们所知的鱼类嗅觉冠军，是美洲鳗鲡，它们能在标准大小的游泳池中探测到大约千万分之一滴的来自家乡的水。就像鲑鱼一样，鳗鱼也能够跟随由弱到强的气味长途迁徙回到特定的产卵地。 图：红大马哈鱼 图：美洲鳗鲡 我们前面说到的那位动物学家弗里施，他发现，鱼会释放某种信息素引发同伴的社交回应。能够释放出信息素的细胞存在于皮肤中，这种信息素威力巨大，一条鱼的身体上有千分之一毫克的皮肤损伤，和它一起生活在 14 升水族箱里的其他鱼就会出现惊吓反应。这就像是将一块方糖切成两千万块，并将其中的一块，如果你还看得见的话，放入盛满水的水槽中，之后还得试着去感受甜味。多种硬骨鱼都可以释放出这种物质，由此也能看出报警物质经历了漫长的演化。 上面说的这个实验，证明了鱼能从水下化学物质中提取出细微的信息，但报警物质并不是鱼类通过气味辨别敌人的唯一途径，它们还可以直接闻出捕食者的气味。 幼年短吻柠檬鲨可以察觉到自己的天敌美洲鳄的气味。比较有意思的是大西洋鲑，它居然能通过别的动物吃过什么来判定是否对自己有威胁。这个听上去真的有点神了，但还真有相关的实验证明了这一点。在英国威尔士旺西大学的一项研究中，科学家养了一些幼年大西洋鲑，它们从来没有见过捕食者，然后科学家们放了一些水獭的少量粪便在水中。令人惊讶的是，如果放入的粪便是吃过大西洋鲑鱼的水獭排出来的，那么这些幼年鲑鱼就会表现出恐惧。他们会远离气味来源，静止不动，加速呼吸。而如果放入的是没有吃过鲑鱼的水獭粪便，鲑鱼则没有什么反应。这个实验很好地说明了，大西洋鲑并不会天生将水獭视为威胁，只有在吞食了它们的同类后，水獭才会成为敌人。 这一点表明鱼类捕食者的系统非常实用，他们并不需要掌握不同捕食者的气味，只需要探测出谁曾经吃过自己的同类就可以了。 图：大西洋鲑鱼 有关鱼类的嗅觉，还有一点需要说明。很多保守的科学研究认为，鱼类释放化学物质进行沟通，这一行为本身是被动进行的，并不受意识控制，因为鱼类并没有外部的嗅觉器官或典型的嗅觉行为。这是一个不太能站得住脚的假设，2011 年有关伯氏剑尾鱼的研究就能说明这一点。在他们居住的水流湍急的地方，雄鱼为了确保雌鱼感知到自己的信息素。会采取至少两种措施，一是在雌性在场时，雄鱼会更加频繁的小便，二是在求偶过程中雄鱼会呆在雌鱼的上游方向。 所以，各位还在需要写应试作文的听友们，以后你们写作文，形容一个人的嗅觉很厉害，可以不需要再很没有创意地用狗鼻子来形容了，可以说像美洲鳗鲡一样灵敏。 讲完鱼的嗅觉，我们继续来讲鱼的味觉。 有时候，在与亲戚朋友的聚餐中，有些人喜欢给亲戚家的小孩出题目。而这种题目，往往是明着好像在考小朋友，实际上也是在考大人。这种题目最好是一听上去像是很简单，大人小孩都应该能回答出来，但又往往被人们忽视的问题。我这里就给你提供一道这样的题目，请问，鱼有没有舌头？ 怎么样，这个问题有没有让你愣住，我相信每个人都吃过鱼头，但是好像我们从来没有注意过鱼有没有舌头。答案是有，下次吃鱼的时候可以仔细观察一下。鱼的味蕾不仅可以长在嘴里，还可以长在嘴唇和鼻子上。鱼是拥有味蕾数量最多的动物。一条 38 厘米长的斑点叉尾鮰鱼，全身上下，包括鱼鳍上，布满了大约 68 万个味蕾，这个数量是人类味蕾数量的 100 倍。他们与其他生活在阴暗水域中的鱼一样，会用味觉感知周围环境。真不知道全身上下都是舌头会是怎样的一种感觉，但我很确定，如果我也是这样的话，我肯定会演化出一个随时可以关闭这些味蕾的控制开关。对于生活在巢穴里的鱼来说，拥有味蕾是一种优势，他们能用高度精准的味觉感知系统，在黑暗中顺利觅食。很多生活在水底的鱼，比如鲶鱼、鲟鱼和鲤鱼，都长有触须，这种嘴巴周围如胡须一般的感受器，正是他们的嗅觉雷达。 图：斑点叉尾鮰鱼 有了味觉系统，就会挑食。人类能分辨出苦味是非常重要的，因为大自然中，有毒有害的物质往往是带苦味的。其实并不是它们本身带着苦味，而是把这种味道当成是难吃的苦味的动物容易存活，漫长的自然选择使得人类的味觉系统成为了一个随身携带的毒性检测仪。但是中国有句俗语，叫良药苦口，这句话实际上误导了很多人。很多人会受这句话影响，觉得吃一些带苦味的食物会有益身体，最常见的说法是苦味的食物可以败火。但这是没有任何科学依据的。请大家务必抛弃这种陈旧、落后的观念。相反，近年来，医学界发现，云南一代喜欢吃的带苦味的蕨菜中含有疑似致癌物质——原厥苷，这种化学物质被世界卫生组织列为 2B 类致癌物，也就是被怀疑致癌的物质。当然，我必须要说明的是 2B 类其实不严重，我们平常很爱吃的腊肉、酸菜和火腿可都是 1A 类。但美味可口的蔬菜很多，我们可以选择不吃苦兮兮的蕨菜，同样的道理，我个人也非常不推荐皱着眉头吃苦瓜来满足自己“清热去火”的幻想，除非你真觉得苦瓜很好吃。凡是带有苦味的食物，都应该让我们保持警惕。这是生物几亿年演化出来的自我保护机制。 图：蕨菜炒腊肉 研究人员发现，就跟人一样，鱼居然也是众口难调。不同种类的鱼，会有自己偏爱的食物，甚至每条鱼的喜好都不同。鱼需要一些时间来判断食物是否对自己的胃口。如果你仔细观察水族馆里的鱼，就会发现他们有时会先吃一小口食物，然后吐出来。如此反复几次才会最终决定是否把它吃进去。针对虹鳟和鲤鱼的研究表明，挑食的鱼还不少呢。 鱼类对于自己不喜欢的味道的反应和我们一样，如果我们不小心吃到坏了的水果或蔬菜会马上吐出来，如果是在公共场合，我们会尽可能优雅地完成这一动作。而太平洋油碟鱼表达厌恶食物的方式则是狠狠地扭过头，迅速的游开，不停地摇头或点头。《水族馆及野外环境中的鱼类行为》一书的作者斯特凡·雷布斯描述了鱼在吃到有毒且味道极其难闻的蝌蚪后的反应：
相比于空气来说，水的密度要高得多，这给鱼带来了一些限制，但他们也因此获得了陆生动物所不具备的感官知觉。你能想象利用电流脉冲和自己的邻居进行交流吗，下期节目，我们将介绍鱼拥有的那些人类所不熟悉的感知系统。 本期给大家找到了一段非常有意思的小丑鱼互相帮忙解决问题的视频，里面可以听到它们的叫声，看到它们和谐的动作。如果你有兴趣，可以在微信小程序“科学声音视频”中找到：国外科普视频精选，第 19 期《小丑鱼的团队作业》就是了，欢迎收看。 普及科学知识 传播科学精神 |
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