獵人與獵物的海洋躲貓貓(上)- 光與影的心機


棲息在分枝石珊瑚上的漂遊珊瑚鰕虎(紅眼鰕虎),體壁肌肉透明,但是眼睛與內臟仍清楚可辨。(圖/黃興倬)

海洋是巨尺度的三度空間生存擂臺。許多生物為了吃與不被吃,演化出多樣的形態、體色和行為來掩蔽形跡。其中有許多類型僅在海洋中出現,相關研究啟迪了近代許多新科技的發明。本文主要介紹在天光照映下的大藍水團中,常見的海洋「隱身術」類型。

全年無休的海底躲貓貓

在海中潛水,除了放空欣賞搖曳天光下奇石嶙峋的珊瑚礁、隨著海流翩翩起舞的魚群,另一項樂趣就是尋找那些生性孤僻隱蔽的海洋生物,牠們藏身在崎嶇礁岩、珊瑚分枝、海草林、海綿叢、甚至是在看似空無一物的大藍水,或是一望無際的平緩沙地上。海綿上看似無奇的一團突起,實際上是一隻蝦子;一團綠色海藻裡,可能就有一整群同樣顏色的海蛞蝓正在大快朵頤;而當你正全神貫注在那些海蛞蝓的時候,沒有注意到旁邊一塊斑駁的礁岩,其實是一隻正在等待獵物上門的石狗公……。

海洋是一個24小時全年無休的三度空間流水席:所有大大小小的海洋生物無不使出渾身解數,想方設法要存活並完成繁衍的使命。弱肉強食不是一成不變的戲碼,適者生存卻是顛撲不破的道理。在這個「上一秒鐘還是獵人,下一秒鐘可能就成了獵物」的藍水生存擂臺,許多動物演化出繽紛多樣的形態、體色和行為,試圖吸引無戒心的獵物靠近、混淆天敵的搜尋目光,只為了得到果腹的一餐,或是躲過一次生存危機。這些為生存而演化的天擇與適應,卻意外成為點綴海洋多樣生態的繽紛花絮。

好奇的旁觀者

然而,早在人類老祖宗們開始觀察周圍環境的大自然大小夥伴們,就發現了各式各樣、五花八門動植物的擬態與保護色現象;而且還將一些其他生物的巧思,應用在他們的文化儀典和日常生活當中,當然也包括在狩獵與軍事的用途上。真正將這類大自然獵人與獵物之間的心機躲貓貓遊戲,進行系統性的分類探索與研究,始於達爾文和華萊士這類自然史研究者,在世界各地的自然棲地長期蹲點或苦行,進行第一手的詳細觀察與紀錄,後世的學者們繼續從中不斷發掘新的研究議題,才使得生命巧妙的演化例證,可以呈現在世人面前,並且轉化成為新時代科技發明的燎原火種。

不過,人類畢竟是陸地的動物。雖然人類開始與海洋生物打交道的歷史,可能只比跟陸地夥伴們短一點點,但是人類在陸地上引以為傲的視力,到了水中只能算是半殘,再加上呼吸系統早就已經完全是標準陸地款。就算是訓練有素的自由潛水員,僅靠閉氣在水下停留的時間也只能以分鐘為單位。所以海洋生物的擬態保護色生態研究,是在水肺以及水下攝影技術發明以後,才能逐步探索水下生物的視覺世界,以及海底捉迷藏的遊戲規則。

隱形三準則與大藍水難題

動物們要在自然環境中隱藏形體,不外乎採用以下3個策略:

  1. 讓身體表面的質感與背景在視覺上融為一體;
  2. 利用體色斑紋在視覺上使身體的輪廓難以辨識;
  3. 讓身體成為透明。

天光照映下,開放海域的大藍水團當中,基本上唯一的背景就是由近到遠,從淺到深的藍色調。在這個除了水還是水,視野極為開闊的空間,也是許多海洋生物一生懸命的棲地所在。從微小如塵埃的浮游動物,到巨大的藍鯨,每天同樣也要為了吃與不被吃而努力。

在大藍水中游泳,天敵掠食者可能從上面淺處、從下方深處、或是從同一深度任一方向來襲;以獵物而言,反之亦然。為了適應這種環境,許多種在大洋洄游的動物體色類型,背部為灰藍或深藍色,腹部呈淺色或白色。這種體色能造成所謂「反蔭蔽」(countershading)的效果:從上方往下俯瞰,陰暗的深海與動物的深色系背部融為一體;若由深處從上仰望,其淺色的腹部又恰好被映照的天光掩蔽。鯊魚和企鵝,都是這種背深腹淺體色類型的典型範例,甚至漂浮在海面上,體型小於1公分的緣邊海神海蛞蝓也是如此,只不過海神海蛞蝓採取的是仰泳姿態,因此牠們是腹部灰藍色,背部為淺藍或淺灰色!

洄游性的鯊魚多半具有反蔭蔽體色,背深腹淺的體色界線十分明顯。(圖/黃興倬)
洄游性的鯊魚多半具有反蔭蔽體色,背深腹淺的體色界線十分明顯。(圖 / 黃興倬)

大多數的洄游性硬骨魚為側扁的體型,除了背深腹淺的反蔭蔽體色,牠們的身體側面鱗片也常見銀化 (silvering) 的現象。在淺水團中,從上而下映照的天光,被體側銀白色的鱗片反射,在視覺上很容易與波浪造成的反光混淆,從而達到匿蹤的目的。即使這些魚成群快速游動,從遠處也不容易引起掠食者的注意。

烏尾冬體側的銀色鱗片可以反射天光。整群游動時從遠處觀察經常會與水面的波浪光影混淆。(圖/黃興倬)
烏尾冬體側的銀色鱗片可以反射天光。整群游動時從遠處觀察經常會與水面的波浪光影混淆。(圖 / 黃興倬)

透明的要素與挑戰

上面的匿蹤策略,是儘量不引起遠方天敵的注意。若是掠食者已經在附近,在白晝的水團中要隱藏形體,只有讓身體變得透明一途了。

要讓生物身體呈透明狀,在物理上必須讓其材質的反射率越低越好;要達到這個效果,若非其厚度極薄,就是整個身體(包含表皮與內部構造)富含低反射率的物質,而對地球上的生物而言,可以大量存在體內的低反射率物質,就是水。而這也是為何透明的陸生生物(不論是部分器官透明或僅是身體呈半透明)都是鳳毛麟角中的鳳毛麟角,但是在水中,全身透明的生物順手捻來就是一卡車案例的緣故。

雖然身體含水量高可能可以使身體變得透明,但是也僅限於部分器官與部位。水母和櫛水母的體壁構造僅由薄薄的表皮層和內皮層細胞,中間夾著水分滿滿的中膠層組成,要變成透明難度不大,高含水量的身體對其生理功能也沒有顯著影響。但是對於各式器官系統長好長滿的生物來說,身體要變成透明,本身就有諸多限制:表皮、薄甲殼、微細的內骨骼,本身材質與構造夠輕夠細,具有變得透明的潛力;但若想要使肌肉藉由提高含水量變得透明,體積厚度就不能太大,否則就會影響肌肉功能,也會降低透明的程度。消化內分泌等內臟若是提高含水量就整組功能壞光光了,就算真的能變成透明,食物吃進肚子裡上演消化秀,也抵消了透明的意義。除此之外,還有一個絕對不能透明的器官—眼睛。

 體色呈透明至半透明的櫛水母(圖/黃興倬)
體色呈透明至半透明的櫛水母。(圖 / 黃興倬)

眼睛透明難兩全

眼睛的設計,就是藉由反射與折射,收集來自環境中的入射光,讓能夠感光的細胞產生生理電訊號,由神經細胞傳遞至身體其他部位,產生後續反應,或是由腦處理產生視覺。若眼睛變得透明,意味著光線可以毫無阻礙穿過眼睛長驅直入,一去不復返,那就不會有感光反應,遑論產生視覺。由此可知,以前的科幻「透明人」題材,描述以特殊方法,在不影響正常生理功能的情況下,改變人體結構使之成為透明的情節,目前在科學上已經證明為單純的幻想。目前國防科技發展中的「透明披風」,係改變入射光的路徑,繞過物體後再散射,使觀察者誤以為光線仍為直線前進,造成透明的視覺。

實際上,海底的透明蝦和透明魚,眼睛和內臟都不會是透明的,而且牠們的體型最多僅有數公分,多數都與其他生物共生或共棲,活動的範圍不大,牠們一般也不會頻繁移動,避免暴露行蹤。

除了眼睛以外,身體幾乎完全透明的海葵共生蝦。(圖/黃興倬)
除了眼睛以外,身體幾乎完全透明的海葵共生蝦。(圖 / 黃興倬)
棲息在分枝石珊瑚上的漂遊珊瑚鰕虎(紅眼鰕虎),體壁肌肉透明,但是眼睛與內臟仍清楚可辨。(圖/黃興倬)
棲息在分枝石珊瑚上的漂遊珊瑚鰕虎(紅眼鰕虎),體壁肌肉透明,但是眼睛與內臟仍清楚可辨。(圖 / 黃興倬)

下集預告

下篇將會介紹在海底的生物,如何巧妙利用背景棲境,以及身上的體色斑紋與附生的構造,隱藏自身的形跡,或是欺瞞對方的視覺感官。不僅如此,這也是充滿好奇心的潛水人和海洋生物之間的躲貓貓大對決。

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