研究揭示长尾鲨弯刀状“甩尾”的机理

像印第安纳·琼斯、长尾鲨(阿洛皮亚斯物种。)已经掌握了用尾巴鞭打的艺术。凭借令人难以置信的速度，它们长长的弯刀状尾巴可以拍打和击昏猎物，使它们能够一举吞下多条鱼。它们异常细长的尾巴，通常与它们的整个身体一样长，这不仅使这种特殊的鲨鱼独一无二，而且也是一种可怕的猎手。

长尾鲨“甩尾”包括四个阶段:准备、攻击、放松恢复和猎物收集。

在准备阶段，头顶上的尾巴拍打开始冲向目标猎物。

击打阶段从低头和弯曲身体开始，这将尾巴举过头顶，产生类似鞭子的运动。

放松恢复阶段包括鲨鱼恢复游泳姿势，并吃掉昏迷的猎物。

鲨鱼甩尾的动作与游泳时身体左右摇摆的动作截然不同。

作为主体轴的软骨脊柱可能具有解剖学上的改变，以承受甩尾行为期间的极端弯曲。

先前的研究已经检查了长尾鲨的椎骨，但是是在游泳时受到的力的背景下进行的。

现在，佛罗里达大西洋大学与美国国家海洋和大气管理局(NOAA)东北渔业科学中心Apex掠食者项目合作的新研究提供了复杂的细节，表明椎骨的解剖结构可能支持长尾鲨的极端身体弯曲机制，使这些专业猎人能够将尾巴武器化。

在这项研究中，研究人员检查了人体头部和尾部的椎骨。

他们研究了脊椎解剖结构，并测量了10种常见长尾鲨(五爪金龙)从胚胎到成年人的各种尺寸。

研究人员使用微CT扫描(类似于人类在医疗设施中使用的CAT扫描)来成像每个椎骨的内部结构，并量化钙化软骨中发现的各种矿物结构。

他们还使用二维形状分析技术来检查矿物质结构沿脊柱的空间分布变化。

发表在杂志上的研究结果皇家学会开放科学, 表明长尾鲨的脊椎解剖和矿化的微观结构满足了这些物种快速游泳和甩尾行为的要求。

研究人员发现长尾鲨椎骨中的矿化微结构在身体的前部和后部发生了变化，这些解剖结构的变化可能支持它们独特的甩尾行为。

基本上，长尾鲨的脊柱沿其长度方向被加固，可能像弹射器一样工作，允许尾巴在头顶上发射。

“我们发现，胚胎、幼年和成年普通长尾鲨的解剖结构和微观结构在身体各处和发育群体之间存在显著差异，”第一作者杰米·l·克瑙布说，他是FAU查尔斯·e·施密特科学院生物科学系的博士研究生。

“根据我们的研究结果，我们认为长尾鲨椎骨的解剖结构以及矿物质的数量和排列各不相同，这支持了甩尾的机械需求。”

研究人员还发现，幼年鲨鱼在整个发育过程中获得了矿化结构，可能在它们生长时支撑更大的身体，并用尾巴进行鞭打行为。

“我们认为长尾鲨身体前部的椎骨稳定了它的主体，而靠近尾部的椎骨支撑着头顶的尾鳍，”FAU生物科学系副教授、资深作者Marianne E. Porter博士说。

“此外，发育变化表明脊椎解剖学在发育过程中发生了变化，以支持更大的身体和尾鳍。“

长尾鲨属于长尾鲨科，由三个物种组成:远洋长尾鲨(远海鲳)，大眼长尾鲨(眉弓肌)，而常见的脱粒机(五爪金龙).自2007年以来，这三种长尾鲨都被世界自然保护联盟列为濒临灭绝的物种。

研究的共同作者是Michelle Passerotti博士，她是NOAA渔业Apex捕食者项目的鱼类生物学家;Lisa J. Natanson博士，海洋和大气管理局渔业部Apex掠食者项目鲨鱼研究员(已退休);特里西亚·梅雷迪思博士，FAU汉德森大学和FAU高中研究部主任，FAU教育学院助理研究教授。

这项工作是Knaub博士研究的一部分，该研究得到了国家科学基金会(NSF)授予Porter的职业补助金(NSF，IOS-1941713)、Knaub获得的Jim Elliot科学进步断层摄影奖、以及授予Knaub的Vincent Saurino奖学金、Newell博士奖学金和FAU国家拯救海龟基金会奖学金的支持。

来源: Materials provided by Florida Atlantic University. Original written by Gisele Galoustian.
注明: Content may be edited for style and length. Related Multimedia: The thresher shark's exceptionally elongated tail can often be as long as their entire body Journal Reference: Jamie L. Knaub, Michelle Passerotti, Lisa J. Natanson, Tricia Meredith, Marianne Porter. Vertebral morphology in the tail-whipping common thresher shark, Alopias vulpinus. Royal Society Open Science, 2024; 11 (1) DOI: 10.1098/rsos.231473