救命 这种鱼是把爷爷的假牙偷了吗?
发布时间:2021-10-11
出品:科普中国
制作:苏澄宇
监制:中国科学院计算机网络信息中心

  这是一种长满牙齿的鱼,它的名字叫羊头鲷(Archosargus probatocephalus)。

  

  图片来源:Wikipedia

  刚发现它的人觉得这鱼的牙长得像羊的牙,所以给它名字里带了羊头(sheephead)。除了羊头鲷,还有一个名字——囚鱼,因为它那一身黑白相间的“外衣”有一种囚服的质感。

  

  图片来源:britannica.com

拥有“一口好牙”的羊头鲷

  羊头鲷的眼睛炯炯有神,外形“凶神恶煞”,如果它和鲨鱼那样,满嘴尖牙,倒也不显得奇怪了,可它偏偏长了一排大大的门牙,以及用来咀嚼的臼齿。与其说像羊,不如说它更像是长了一口人类的“大白牙”一张嘴,像人类要说话一样,画面相当“鬼畜”。

  看着它如同人类露齿大笑一般的样子,真有点慎得慌,有一种弗兰肯斯坦缝合怪的即视感。

  20219月下旬,一位垂钓者钓到了4公斤左右重的羊头鱼。当他把羊头鲷张大嘴巴、漏出牙齿的“大头照”发到网上的时候,网友评论:

  “我觉得爷爷丢了假牙,这条鱼捡到了。”

  “看来帮它看牙的牙医技术不咋样。”

  

  图片来源: Jennette's Pier/ Facebook

  如图所示,一条成年的羊头鲷不仅会有类似人类的“大板牙”,上颚还长有三排臼齿,下颚长有两排臼齿。

  

  图片来源:文献1

把羊头鲷当做随身携带的开壳器,可行吗?

  长了一口好牙,当然吃嘛嘛香。

  从壳没那么硬的虾子,到壳坚硬无比的牡蛎、螃蟹、藤壶和蛤蜊,都是羊头鲷的猎食对象破壳、吃肉,所向披靡,换作是你想直接咬开一只硬邦邦的蛤蜊,恐怕牙齿都得崩掉。羊头鲷这一口好牙果然没白长。

那问题来了,羊头鲷的牙这么厉害,能打开核桃壳吗

  首先,我们得知道羊头鲷的咬合力有多大。有科学家从佛罗里达州坦帕湾口捕捞了190条羊头鲷,从未成年的小鱼到成年的大鱼都有,然后测试了它们的咬合力。

  为了更贴近自然环境下捕猎的场景,科学家还买了一些贻贝和牡蛎来给羊头鲷做咬合实验。

  刚开始,科学家根据不同羊头鲷解剖学结构,测算它们的咬合的杠杆距离、肌肉质量和肌肉密度,计算出了咬合力。

  结果是显然的——个头越大的羊头鲷咬合力越大。从下面这张表的曲线就可以看出来,鱼的个头越大,咬合的杠杆距离越长,咬合力则越大,这是简单的杠杆原理。

  

  随着鱼个头越大,咬合的杠杆力臂越长,门牙和臼齿的咬合力都在逐步增加

  (图片来源:文献1

  可以看到,成体的臼齿咬合力最高可以达到400N以上,而门牙的最高咬合力可以达到250N左右。如果羊头鲷用这种力度咬你话,会有多痛呢?

  假设一个小女孩重40kg400N大概就相当于一个小女孩用脚尖踩在你身上的感觉,而250N相当于一台老式自行车,前轮不着地,立着放,用后轮的一个接触点压着你身上的感觉有一说一,还是挺疼的。

  如果把羊头鲷的成长分为5个阶段,那么第一个阶段,羊头鲷刚出生没多久的时候,咬合力还没有这么大,就只能吃些蠕虫和小虾了;

  第二个阶段,羊头鲷可以吃小螃蟹;

  第三个阶段,就可以吃甲壳直径在一厘米左右的石蟹了;

  第四个阶段,可以捕甲壳直径两厘米的石蟹;

  第五个阶段,硬壳的牡蛎和蛤蜊这些吃起来“嘎嘣脆”的美味佳肴,都进了它的菜单。

  ,科学家直接拿羊头鲷做咬合测试。咬合杠杆170毫米长的羊头鲷最大实际咬合力约65N,咬合杠杆172毫米长的则达到74N最大实际咬合力,咬合杠杆315毫米长的羊头鲷最多达到约196N

  

  图片来源:文献1

  知道了羊头鲷的咬合力,还得知道弄碎一颗核桃需要多大的力。

  有科学家在2008年做了一个跟压裂核桃外壳有关的研究,做这个研究的目的是为了好地开发核桃外壳压裂机。

  对于破核桃壳能否成功而言,影响的因素有好几个,比如壳的厚度,核桃的水分占比,对核桃施加力的方向等。

  

  给核桃施加力的方向,z为棱处 (图片来源:文献2

  他发现,对几何平均直径在3厘米左右,正常厚度,含水量20%的核桃来说,最好破壳的位置在于在核桃的边处,也就是我们吃核桃时能观察到的有条“棱”的地方。在这里,用400N左右的力就可以把壳压破。

  

  图片来源:文献2

  另外一个核桃破壳的研究2004它的结果是,如果从核桃棱处敲开它,需要大约377N的力。

  根据这两个研究,可以大致推测,对于一个正常的核桃来说,从棱处捏碎它,需要几百牛的力。

  当然,这些研究只是针对破壳机器而言的。机器施加的力都被施加在很小很小的面积上,如果施加力的面积过大,压强过小,研究中施加的力就不够了。

  就拿手捏鸡蛋来说,如果你是手完全握住一个鸡蛋,哪怕是脆皮的鸡蛋,不管你用多大的力都很难捏爆它。

  这么看下来,30厘米的成体羊头鲷最大的实际咬合力并不能把核桃咬碎,哪怕是从最脆弱的棱下手,都不行

  成体羊头鲷至少还需要多一倍的力,才有可能勉强干碎一颗核桃咱们把它当成开核桃工具的小梦想,怕是要破碎喽

  但如果你找到一条足够大的羊头鲷,理论上是可以达到400N以上的咬合力,有可能充当“行走的开壳器”的。

  

  身形较大的羊头鲷 (图片来源:YouTube

  这些都是理论上的讨论。实际上,如果你真找了一条近半米长的羊头鲷,养在鱼缸里,没事就用来帮你破核桃,你还得考虑很多情况呢。

  比如,你能否养活足够的羊头鲷来给你“帮忙”

  在前面那个测试羊头鲷的研究中,科学家只拿3条鱼做测试,并不是“舍不得实验经费”只买三条鱼,而是养的很多羊头鲷都死了,能拿来测试的只有3条而已。

  就算你把羊头鲷养活了,它愿不愿给你开核桃也是个问题……开了壳还得想办法从它嘴里掏出核桃仁,避免它把核桃仁吞下去吃了假设前面这些你都搞定了,你已经幸运地从鱼嘴里掏出核桃仁,那么你还得习惯吃有一股鱼腥味的核桃仁……

  反正我是不敢想象这东西有多美味,yue

  参考文献:

1.Fernandez L P H, Motta P J. Trophic consequences of differential performance: ontogeny of oral jaw‐crushing performance in the sheepshead, Archosargus probatocephalus (Teleostei, Sparidae)[J]. Journal of Zoology, 1997, 243(4): 737-756.

2.Sharifian F, Derafshi M H. Mechanical behavior of walnut under cracking conditions[J]. Journal of Applied Sciences, 2008, 8(5): 886-890.

3.M. A. Koyuncu, K. Ekinci, and E. Savran. “Cracking Characteristics of Walnut.” Biosystems Engineering 87.3 (March 2004): 305–311.

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