張開大嘴:研究深海生物的挑戰

一位水生科學家描述了研究生活在深海中的生物所面臨的挑戰

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姓名: Christopher P. Kenaley
職稱: 華盛頓大學博士後研究員
地點: 西雅圖

我研究深水魚類——生活在海面以下200到3000米深度的物種。我研究的松頜龍魚,棲息在約一公里深的中層帶。它們的下頜骨骼之間沒有皮膚。這是脊椎動物獨有的。你可能會看著這種動物想,“它到底是怎麼吃東西的?” 假設你手裡有一個自然歷史博物館的標本,你把一條很小的食物魚放進它的嘴裡。你會看到它直接掉出來。

深海是地球上最大的生態系統,但我們對它知之甚少。龍魚是這個生態系統的主要捕食者,它們具有與深海中大多數掠食性魚類相似的特徵:它們有長長的下巴和巨大的尖牙。我們希望瞭解地球上最大生態系統的捕食者是如何進食的。
有趣的問題是,為什麼會有這種松頜形態?


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我正在研究如何使用計算機模型來模擬這些下巴的功能。一月份,我將在哈佛大學開始博士後研究,屆時我將從理論研究過渡到構建這些下巴的機器人。我們將從博物館標本的微型CT資料開始。微型CT機器用輻射照射標本,以非常薄的切片(小於微米級)拍攝X射線影像,軟體可以將這些切片堆疊成3D計算機模型。我們將把該模型傳送到3D印表機,其工作原理與軟體非常相似,列印複合材料的薄片以製作魚頭骨的塑膠模型。然後我們可以新增充當肌肉、皮膚和肌腱的材料。

如果我們可以重現龍魚生活的條件:壓力、溫度和弱光,我們就可以在實驗室中研究龍魚。但是,在實驗室中維持這些條件非常非常困難。

對於生活在深海中的動物來說,也許最具挑戰性的命題是可用食物的稀缺性。我希望這項工作將揭示捕食者如何應對稀缺性,以及在貧瘠的海景中捕獲獵物時,哪些身體特徵和行為很重要。

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