本文根據東京大學成果發佈編譯而成
海洋動物行程一定距離所需能量最少的游泳速度被稱爲「最優泳速」。有研究顯示,海龜遊動時的速度要比海鳥和其他海洋哺乳類慢,但並不清楚海龜爲什麼要慢慢遊。
日本東京大學大氣海洋研究所的木下特別研究員等人組成的研究團隊透過測量海龜的靜息代謝率和游泳時的阻力係數,於全球首次發現,海龜的緩慢遊動速度符合低靜息代謝率和高阻力係數。這一成果有望爲研究海洋生物的洄游範圍和物種生活史多態性提供新的見解。
海洋動物普遍都擁有最優泳速,能將行程所需的能量降到最低。過去的理論研究表明,最優泳速會受到靜息代謝率和游泳時的阻力係數影響,在野外洄游時的速度就接近最優泳速。海龜類動物(圖1)的洄游速度(0.5-0.6m/s)比海鳥和海洋哺乳類(1-2m/s)都要慢。
圖1:緩慢遊動的綠蠵龜
此前推測海龜類動物的巡航遊速度比較慢的終極因數在於其低靜息代謝率,但一直沒有實施過定量分析。另外,也沒有調查過被認爲與最優泳速有關的游泳時的阻力係數,因此始終不清楚海龜爲什麼遊得比較慢。此次研究透過測量西北太平洋種羣的赤蠵龜和綠蠵龜在人工飼養狀態下的靜息代謝率和在野生狀態下的游泳阻力係數,調查了(1)海龜是否是以最優泳速遊動,以及(2)海龜的最優泳速受哪些因素控制。
研究團隊收集了三陸沿岸海域定置網擷取的赤蠵龜和綠蠵龜,並進行了形態測量(體重和正面投影平面積)。另外還測量了人工飼養環境下的靜息代謝率,並結合野生狀態下的游泳資料和形態測量結果推算了阻力係數,由此計算出了每個個體的最優泳速。結果顯示,預測的最優泳速(秒速0.19-0.32m)與測量到的洄游速度(秒速0.27-0.50m)基本一致(圖2),說明海龜選擇了最優泳速。
圖2:實際測量的洄游遊速度(有彩顏色條形)與推算的最優泳速(黑色圓點)。兩者的值接近。
另外,體重相同時(30kg),海龜的靜息代謝率爲企鵝的20分之1,身體表面的阻力係數爲企鵝的8.6倍。雖然低靜息代謝率和高阻力係數都會降低最優泳速,但光憑單方面的因素(低靜息代謝率或高阻力係數)不能解釋海龜的最優泳速爲什麼那麼慢。此次的研究結果說明海龜會選擇以最優泳速「緩慢」遊動,低靜息代謝率和高阻力係數共同決定了海龜緩慢的最優泳速。
論文資訊
題目: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
日語發佈資料
編譯:JST客觀日本編輯部