客观日本

海龟为什么慢慢游?

2021年03月05日 生物医药

本文根据东京大学成果发布编译而成

海洋动物移动一定距离所需能量最少的游泳速度被称为“最优泳速”。有研究显示,海龟游动时的速度要比海鸟和其他海洋哺乳动物慢,但并不清楚海龟为什么要慢慢游。

日本东京大学大气海洋研究所的木下特别研究员等人组成的研究团队通过测量海龟的静息代谢率和游泳时的阻力系数,于全球首次发现,海龟的缓慢游动速度符合低静息代谢率和高阻力系数。这一成果有望为研究海洋生物的洄游范围和物种生活史多态性提供新的见解。

海洋动物普遍都拥有最优泳速,能将移动所需的能量降到最低。过去的理论研究表明,最优泳速会受到静息代谢率和游泳时的阻力系数影响,在野外洄游时的速度就接近最优泳速。海龟类动物(图1)的洄游速度(0.5-0.6m/s)比海鸟和海洋哺乳动物(1-2m/s)都要慢。

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图1:缓慢游动的绿蠵龟

此前推测海龟类动物的巡航游速度比较慢的原因在于其低静息代谢率,但一直没有实施过定量分析。另外,也没有调查过被认为与最优泳速有关的游泳时的阻力系数,因此始终不清楚海龟为什么游得比较慢。此次研究通过测量西北太平洋种群的赤蠵龟和绿蠵龟在人工饲养状态下的静息代谢率和在野生状态下的游泳阻力系数,调查了(1)海龟是否是以最优泳速游动,以及(2)海龟的最优泳速受哪些因素控制。

研究团队收集了三陆沿岸海域定置网捕获的赤蠵龟和绿蠵龟,并进行了形态测量(体重和正面投影面积)。另外还测量了人工饲养环境下的静息代谢率,并结合野生状态下的游泳数据和形态测量结果推算了阻力系数,由此计算出了每个个体的最优泳速。结果显示,预测的最优泳速(秒速0.19-0.32m)与测量到的洄游速度(秒速0.27-0.50m)基本一致(图2),说明海龟选择了最优泳速。

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图2:实际测量的洄游游速度(彩色条形)与推算的最优泳速(黑色圆点)。两者的值接近。

另外,体重相同时(30kg),海龟的静息代谢率为企鹅的20分之1,身体表面的阻力系数为企鹅的8.6倍。虽然低静息代谢率和高阻力系数都会降低最优泳速,但光凭单方面的因素(低静息代谢率或高阻力系数)不能解释海龟的最优泳速为什么那么慢。此次的研究结果说明海龟会选择以最优泳速“缓慢”游动,低静息代谢率和高阻力系数共同决定了海龟缓慢的最优泳速。

论文信息
题目:Analysis of why sea turtles swim slowly: a metabolic and mechanical approach
期刊:Journal of Experimental Biology
DOI:10.1242/jeb.236216
URL:jeb.biologists.org/content/224/4/jeb236216

日语发布资料
编译:JST客观日本编辑部