鲸鱼为什么跳跃?

  1。跃水行为次要是同鲸的群体交往，同它们的通信联络和玩耍（那是一个特定的动物行为学名次，详细请看附录的全文）有关。

2。跃水也能够做为一次损害行为、一次挑战、一次力量夸耀或是一次求偶动做的展现。

附录：全文

鲸为什么跳跃

（文章中相关图请看

　　鲸类的跃水动做，似乎是有目标的。

  它同鲸类的集群生活特征有联络，可能起着通信的感化。

　　鲸类跃出水面，几乎是动物所能完成的最强有力的单项动做。英文称为：“breaching（跃水）”，那是18和19世纪捕鲸者对那一戏剧性动做的专门用语，今日的研究者们仍然沿用它。鲸类有浩荡的身躯和重量，却能腾空而起，人们不由要问：那种动物为什么要如许做？

　　鲸类跃水给大都看寡供给了看察其全貌的良机，并留下丰富多摘的印象。

   1939年J。N。Reynolds在《The Knickerbocker》一书中为读者描述过承平洋捕鲸的历险记，他写道，“有时候，一个浩荡的、不像样的驱体突然从水面跃起，又敏捷落进水中，砸得浪花四溅，就好像某些脑满肠肥的市参议员跳苏格兰高地舞那样，鸠拙的容貌令人发笑。

  ”而关于Herman Melville，鲸跃水动做则是令人肃然起敬的。Melville在《白鲸》中写道，“以其更大速度从无限深潭中跃起”，“抹香鲸的整个身躯腾进空中，堆起一座令人目炫缭乱的泡沫之山，远在七八海里之外都能见到它的雄姿。抖落的漫天浪花似乎是它披拂的长须。

　　前几个世纪的捕鲸者，在迟缓行驶的帆船上搜觅目标时，是有良多时机见到他们想要捕获的鲸类的。多年以来，捕鲸者们议论的妙闻便构成了人们描述鲸类跃水和其他行为的蓝本。人们对鲸类跃水提出了各类人格化的阐明，譬如是进食、伸展、娱乐、被箭鱼逃逐，以及针对捕鲸者的一种搬弄性行为等等。

　　在过往几年里，在外海对鲸类做的科学察看已起头获得有关其各类行为（包罗跃水）的有用的定量材料。美国野生动物基金会的Roger Payne及其助手在阿根廷瓦尔迪兹半岛（Valde’s Peninsula）沿海对露脊鲸的持久研究，已提出了许多深进的观点。

  其他一些重要研究，包罗加利福尼亚大学圣克鲁斯分校的Kenneth S。Norris和若干其他学者鄙人加利福尼亚沿海对灰鲸的研究；加利福尼亚大学圣克鲁斯分校的James D。Darling，Woods Hole，海洋研究所的Peter Tyack以及其别人在夏威夷沿海对座头鲸的研究。

  我本身的工做次要是在夏日对纽芬兰外北大西洋西部的座头鲸和在冬季对西印度洋群岛的“银洲”的座头鲸停止研究。

　　做持久看察对领会鲸类跃水行为长短常重要的，因为那一现象常日很少见。对大都鲸类来说很难见到它们跳跃一次。因而，凡是要花许多年时间才气目击到相当数量的跃水。

  从那方面来说，在“银洲”的研究具有特殊的重要性。冬季，座头鲸从北大西洋西部聚集到那里停止交配和生育。聚集的密度约每平方公里一条鲸。此中许多要做跃水动做：为估量整个鲸群的大小，我们做了横跨“银洲”200公里的飞行，此过程中我们看到的密集小群（一般含有1～4条鲸）中大的有 20％的鲸发作跃水动做。

　　座头鲸的一次跳跃要举起相当于485小我（均匀体重为68公斤）的生物量。更大的座头鲸身长近15米，体重33吨。

　　座头鲸和其他一些鲸类的跳跃能够完全分开水面，也能够仅一半身体露出水面的轻松上涌。座头鲸四分之一以上的跳跃属于至少将70％的身体露出水面的跳跃。

  但整个鲸完全出露于水面之上是很少见的。座头鲸跳跃同海面所成的角度可高达70°。

　　Payne从峭壁和小飞机上看察了露脊鲸的跃水过程。鲸在获得足够的速度之前老是程度游动的。到达必然水平之后，它的头便向上倾斜，并升高其尾叶。如许便把程度动力转换成垂曲动力，从而使鲸露出水面。

  因为是程度地运动，鲸可在只要几米深的水中跳跃。

　　鲸类还能够完成看起来与跃水相类似的其他动做。此中之一是向前猛冲。在那个特技动做中，鲸类冲刺超越水面的部门不超越其身体的40％。冲刺能够是程度的、垂曲的、或两者之间的任何角度。鲸能够拔取必然的标的目的，使其后背或腹面置于更高点，也能够侧身游动。

  鲸在猛冲时，它的嘴经常是合拢的，但有时则满嘴衔着浮游生物或小鱼。因而，往往认为猛冲可能与觅食有关。在大的鲸群中，当它们相互要取胜对方时，例如2～10条雄鲸要竞相靠近一条雌鲸时，座头鲸也会有猛激动做。鲸在水下流动，无意之中划破水面。有时也会呈现那种猛冲。

  另一方面，跃水似乎是一种有目标的活动。

　　某些海兽在水面以上做有意识跳跃的别的一种活动是“海豚式泅水”，即海兽快速游动时所做的一系列程度跳跃。不列颠哥伦比亚大学的 Bobert W。Blake计算得出，通过那种跳跃，小的鲸或海豚可使摩擦阻力降至最小。

  他还指出，大的鲸不会从海豚式泅水体例中得到益处，确实我历来未见到座头鲸有那种动做。

　　鲸类的跃水动做可分为两类，一类可称为“腹拍式”，另一类是纯跃水。

腹拍式是鲸类的背在整个跃水过程中老是朝上的，然后以腹部着水。纯跃水动做是鲸侧身从海水中跃出，鳍肢拍打着扭转上升，最初背部落水。

  座头鲸的纯跃水动做约占80％，而腹拍式约占20%。

　　随便见到做腹拍式动做的鲸喷水。Payne认为，腹拍式动做对鲸类来说，像人一样是痛苦的。但腹拍动做使喷水孔分开水面的时间比纯跃水动做要长。因而，当鲸在跃水过程中需要唤吸时就抉择那种动做。

　　鲸类的跃水动做往往是几次动做持续停止的。个别鲸每40秒摆布跃水一次，可持续跃水几分钟。

北大西洋西部座头鲸的密集小群，均匀跃水频次为9。4次（那一均匀包罗一个持续过程只要一次跃水的情状）。凡是一个持续过程的所有跃水似乎都是由一个海兽完成的。

  在银洲我们看察到的一个持续跃水过程在7分钟内就有130次，很可能所有那些动做都是由统一个海兽完成的。

　　持续跃水的趋向是，腹拍式紧跟着腹拍式，纯跃水跟从着纯跃水。不论是座头鲸仍是露脊鲸，在一个持续过程中，它们身体露出水面部门老是趋于越来越少。

  人们天然而然地会想到，鲸可能是渐渐觉得劳累了。

　　一条鲸在做跃水动做时消耗的能量有几？它分开水面时力量有多大？操纵跃水鲸照片的测算，我通过小型计算机模仿了那个过程。在一次全跃水过程中（大部门身体以35°角分开水面），一条12米长成年座头鲸跳出水面时的速度为 15节（每小时17英里）。

  因为那几乎是它可以到达的更大速度，所以一次完全的跃水代表着座头鲸鞭策力的极限。

　　完成如许一次跃水动做所必需的能量大约为2 500千卡。鲸类平静时的代谢率天天约为 300 000千卡。如许，一次跃水动做所消耗的能量略低于鲸天天更低热量需求的百分之一。

  那个能量相当于鲸食掉2。6公斤毛鳞鱼所放出的能量。毛鳞鱼是

　　座头鲸的次要食物，它一次可食掉100公斤毛鳞鱼。因而，一次跃水在鲸的的天天能量消耗中其实不占有特殊重要的地位。但20次或更屡次数的持续跃水过程却要消耗相当多的能量。因而很天然，持续的跃水会一次比一次弱。

　　如今还很难说清晰：为什么鲸类要跃水？浩荡鲸类行为的研究与天文学研究有些类似。在辽阔的视野内目标往往只是隐约地闪现的。看察者无法做尝试，只能根据不敷够的数据不竭地做推论。在那种前提下，研究某种活动功用的一种办法是往察看那种活动的前因后果。

　　我曾经乘小帆船跟从成群的座头鲸几百小时，从早到晚领会它们的日常活动。通过那项工做，连同Payne和其别人的看察，获得了鲸做跃水前提的比力清晰的图像。它其实不能得出一组关于鲸类跃水的严厉法例；在高级动物行为的研究中，凡是那类严厉法例是无法得到的。

  更好的办法是从统计学的看点提出某些有意义的趋向。那种趋向表白，跃水行为次要是同鲸的群体交往，可能是同它们的通信联络和玩耍（指小鲸）有关。

　　当一个密集小群（两条以上的鲸）分红两组，或者两个密集小群（有时候每一小群仅有一条鲸）合并时，往往发作跃水动做。

  在尾叶击水（鲸的尾叶在水面上拍打）的15分钟之内也常发作跃水。类似地，它也可能与鳍肢击水（鳍肢提拔到水上又拍打下往）和其他一些动做有关。洛克菲勒大学的 Christopher W。Clark以及Payne在露脊鲸中也看察到类似现象。

　　下面一点是值得重视，也是与上述看点明显矛盾的：座头鲸在夏日跃水行为较少。

  即便经常有小群分隔或合并的情状呈现也很少跃水。但交配和临蓐在冬季停止，可能那时候那类集群交往比起夏日的集群交往更为重要。因而，跃水率不只同发作集群交往的次数有关，并且与它们在鲸类生活中的重要性有关。

　　人们通过差别种鲸跃水率的看察，能够看到跃水与集群交往活动之间的另一种联系关系。

  察看那个问题时，我列出了均匀体重与体长立方之比的表格，它可表白鲸的粗胖水平。能够料想，较粗胖的鲸必然不喜好跃水，因为从流体力学的看点来看是倒霉的。但令人希罕的是，看察表白较胖的鲸却更频繁地做跃水动做。

　　露脊鲸、灰鲸和座头鲸——研究得最多的三个瘦削品种——在冬季聚集在传统的繁育场合。

  它们在那里很少进食，依靠贮存于厚脂肪层中的能量过活。在那些繁育场合，鲸的集群交往是很频繁的，有时很活泼，在那里能看到跃水的次数最多。

　　相反，蓝鲸、长须鲸和?鲸——它们都很细长——在冬季不常到那些繁育地点，它们分离于各地。那或许会降低它们的能量收入，因而不需要有厚脂肪层。

  它们可操纵强有力的低频声，以及可能存在的一夫一妻造的集群体例接近配头。总之，它们很少有近间隔的集群交往。

　　固然对北极露脊鲸、长褶须鲸或小?鲸的集群体例晓得得不多，但近间隔看察的总的印象是，那些须鲸类中集群交往较多的品种跃水率也较高。抹香鲸是一种有牙齿的、跃水频繁的鲸，它们具有特殊复杂的集群体例。

　　跃水研究供给的其他线索是什么呢？从几个独立研究获得的一个意想不到的发现是，当风持续增大时。鲸类跃水的频次也增加。当鲸在大风中力求脱节波浪的沉没往唤吸空气时，频次并不是突然增加，而是在中等风速时频次逐步增大。Payne揣度，当海洋中的风和浪掩盖了鲸的一般发声时，鲸可能操纵跃出水面又回到水中的拍打声做为通信联络的手段。

　　Payne还获得了使他认为跃水可能具有信号功用的别的一项发现：在露脊鲸群中跃水又会唤起跃水。换句话说，有鲸在四周跃水时，单个鲸发作跃水的可能性便会增大。出于对那个发现的猎奇，我完成了银洲断面谱阐发法式的某些初步研究。成果表白，跃水的座头鲸构成一些曲径为10公里的群。

  假设一条鲸处于另一条正在跃水鲸的10公里范畴以内，则那条鲸很可能会发作跃水。在旺季，一群中可能会聚集着100条座头鲸，此中可能有10～15条正在跃水。前提好时，估量它们会听到几公里以外的跃水声响。因而。那些发现便撑持了Payne关于跃水具有信号功用的假说。

  假设其他鲸看到或闻声某次跃水，信息就会被传布。那个信息至少是“一条鲸发作了跃水”。

　　跃水是传布其他信息的有效路子吗？对海面看察者来说，跃水构成壮看的排场和浩荡的声响，但跃水时刻其他鲸是在水面以下的。就是在最清洁的水中，水下视线的极限也只要大约50米。

  但在有利前提下，声音在海水中则传布得相当远。因而，问题就变成可否不消发音，而是通过跃水来产生较大的声响（至少有几个频次范畴）。对一次跃水所产生的水下声音的强度，晓得得还很少。能否鲸力求使跃水的声音输出到达更大，如今还一无所知。

　　跃水也能够做为一次损害行为、一次挑战、一次力量夸耀或是一次求偶动做的展现。

  损害行为的动机似乎是不太可能。鲸是一种体表圆滑，缓冲性好的动物。因而不可思议跃水会形成严峻损害，除非牺牲者比跃水者弱小得多。我晓得，有一次一条座头鲸在纽芬兰沿海做一系列跃水时碰到一只小船上，但看来那件事是偶尔的，并非鲸的损害行为。我在小船上跟从鲸类许多个月份，看察到几千次跃水动做，但我从未觉得到此中哪一次是对人类有损害性的。

  何况鲸类用其鳍肢做拍感动做能够更有效地展现损害行为。

　　做一次纯跃水动做是鲸给视线和听觉所及范畴内所有其他鲸展现其更大力量的演出，因而跃水对逃求配头、挑战和展现体魄强壮是有用的。一条雌鲸抉择配头至少部门是根据跃水的力量，或是在一系列跃水中庇护强大能量或声响输出的才能而确定的。

  如许雄鲸将证明本身是强壮和精神兴旺的，从而间接证明在遗传上是安康的。

　　类似那种彼此关系，还使得跃水有助于向其他逃求雌鲸的敌手做挑战和展现力量。当雄鲸间存在那类合作时，我们经常能看到露脊鲸和座头鲸的跃水动做。

　　人们还应考虑关于玩耍那个有些模糊的概念。

  动物完成一件没有间接明显功用的动做，人们便称其为玩耍。因而，那个概念便成了一些不克不及理解行为的混合体，跃水行为经常被包罗在此中。近来，玩耍概念已引起若干生物学家和动物行为研究者的严峻关心，如今它已被看做是一种有效的（但还难以下定义的）行为。假设跃水是鲸的一种重要活动，假设活动的体例影响着它的效果，就很有理由阐明为什么鲸的幼仔，可能还有成年的鲸会如许“玩耍”。

　　跃水具有动物行为学家称之为玩耍的其他活动所具有的大大都特征：在集群情况中它是很通俗的，且多由年幼的鲸做，在许多场所下，它没有明显的功用。有些研究者揣度，对年幼的其他动物来说，玩耍的目标是搀扶帮助肌肉发育；对幼鲸来说，跃水能够起到那种感化。

　　最壮看的跃水活动是由幼鲸完成的。露脊鲸、灰鲸和座头鲸的幼仔在生下来只要几个礼拜的时候，便起头有跃水活动，并且是很猛烈的，往往持续跃水许屡次。在西印度群岛的银洲，幼仔的跃水常比成熟鲸来得频繁。确实，对成年的鲸来说，做为玩耍按期地投进那种猛烈活动是不多见的。

  因而，对成年鲸来说，不克不及把玩耍视为跃水的次要目标。

　　我所陈述的发现和介绍假说，都没有指出跃水的任何一项明白的功用。证据表白那项活动有多种功用。虽然同集群行为有强烈的相关性，并具有体量技能信号的特征，但并没有决定性的证据撑持那两种假说。

　　我的主看评判是，跃水行为凡是用于加强其他视觉和听觉通信手段。

  它是一种豪情的表达。正如人们为了强调一件工作，能够进步嗓门，做手势，以至跳起来，而对鲸来说，则是跃水。像窃听者那样，人类看察者们往往漏掉了那个信息，而只是重视那些外表易见的特征。　　 。