蝙蝠和海豚因其回聲定位而 заслуженно 出名，但象鼻魚有一種不同的超能力——電定位。現在，新的研究表明，這種外形奇異的生物必須進行水下跳動，才能創造出它用來“看”周圍環境的三維電圖。
僅靠視力無法讓象鼻魚在它棲息的非洲西部和中部渾濁的河流中走得很遠。因此，它尾部的一個特殊器官會發出微弱的電場，以脈衝的形式向外輻射，而皮膚上的微小感受器會檢測到附近物體或生物引起的電場扭曲。
這些扭曲創造了一個“電影像”——被探測物體的二維表示，就像投射在魚皮上的陰影。但研究人員不確定魚是如何利用這種二維地圖來感知三維世界的。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮支援我們屢獲殊榮的新聞報道，方式是 訂閱。透過購買訂閱，您將幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
根據發表在《動物行為學》雜誌上的一項新研究，答案是象鼻魚會跳一點水上舞蹈。透過擺動身體，它可以從略微不同的角度感知物體；將各種電影像疊加在一起，就足以讓它區分三維物體。
該研究的第一作者莎拉·斯基爾斯說：“魚比人們最初認為的要聰明得多”，她是牛津大學動物認知和行為學的博士後研究員。
斯基爾斯完全被象鼻魚迷住了，這很容易理解。它的臉像布偶秀裡的貢佐，因為它的“鼻子”在技術上被稱為 schnauzenorgan——從下巴上長出的肉質突出物，在功能上介於大象的鼻子和觸角之間。 schnauzenorgan 充滿了電感受器，也可以用來操縱物體，因為魚會在河床的淤泥中尋覓晚餐。
斯基爾斯說，儘管象鼻魚天性謹慎，但它卻很好奇，並以其奇怪的探索行為而聞名。當魚遇到不熟悉的物體時，它可能會點頭、轉動 schnauzenorgan，或向後遊向物體並搖動其帶電的尾巴。斯基爾斯說，它甚至有時會“太空步”，用一種“有點向後划水的動作”，這在魚類中非常不尋常。
斯基爾斯想 выяснить 這些動作是否有助於象鼻魚感知周圍環境，因此她試圖限制魚的擺動空間，看看這是否會影響它區分物體的能力。她訓練了六條彼得象鼻魚，讓它們將香腸狀的鋁塊與美味的血蟲獎勵聯絡起來。然後，她給魚提供了兩個用網製成的門的選擇，以便水和電場透過。在一個門後，她放置了一個香腸狀的鋁製物體，在另一個門後，她放置了一個立方體或球體。
每條魚經過數百次訓練試驗後，它可以在幾秒鐘內挑選出通往與食物獎勵相關的香腸形狀的門，準確率達到 93%。
但隨後斯基爾斯開始縮小舞池。她使用網狀屏障，逐步縮小門前的房間，以便魚的擺動、搖晃和後退空間更小。房間越狹窄，魚的表現就越差。在最窄的設定下，舞池寬度為 2.5 英寸。斯基爾斯解釋說，對於人類來說，相當於門道和電梯之間的寬度。（這些魚的長度略大於六英寸，但非常細長。）
由於沒有空間進行更華麗的舞蹈動作，這些魚開始大量點頭並用 schnauzenorgan 進行掃描。它們在定位香腸狀物體時的準確率降至 71%，並且需要更長的時間才能做出決定——有時甚至需要幾分鐘。斯基爾斯說，存在“你在其他試驗中看不到的猶豫程度”。
柏林洪堡大學研究弱電魚的博士後斯特凡·穆查說，斯基爾斯的論文“設計非常巧妙”，證明了運動對電定位的重要性——這在魚類如何將電資訊整合到可用地圖中的複雜難題中，只是一個微小但意義重大的部分。
對彼得象鼻魚數十年的研究已經為人類應用帶來了令人印象深刻的成果。德國波恩大學的一個團隊——包括感官生態學教授兼這項新研究的合著者格哈德·馮·德·埃姆德——開發了一種水下攝像頭，其靈感來自象鼻魚，並利用微弱的電場生成自己的“電影像”。土耳其的計算機工程師設計了他們稱之為“電魚最佳化”的演算法，該演算法基於象鼻魚等弱電魚的電定位和電通訊。
研究人員說，難怪象鼻魚擁有所有脊椎動物中最高的大腦與身體重量比。“它們所做的事情太複雜了，我們無法用我們最強大的計算機來模擬它，”穆查說。“但這只是一條小魚！”
本文的一個版本，題為“擺動鼻子”，已改編收錄在 2024 年 2 月號的《大眾科學》雜誌中。