魚兒為何要成群地游？

 

一群波條魚丹。圖片作者：ChatGPT

在海裡，常常可以發現成群游動的魚。為什麼魚要成群地游呢？對於魚類的集體游動行為，科學家們提出了幾種理論來解釋這種行為的進化和生態優勢：

1. 防禦掠食者理論：成群游動可以增加個體的生存機率。在大群中，每隻魚被捕食的機率降低，這被稱為“稀釋效應”。此外，群體的大小和複雜的游動模式也可能使掠食者難以專注於單一目標。
2. 增加獵物尋找效率：集體游動可以幫助魚群更有效地尋找食物。通過集體的努力，魚群可以探索更廣泛的範圍，並通過社會學習來共享有關食物來源的信息。
3. 節能理論：魚群游動可以節省能量。魚群中的個體可以利用前面或旁邊魚隻產生的水流，減少自己的游動阻力，從而節省能量。這個理論很像大雁為何要編隊飛行的理論。
4. 交配和繁殖：集體游動有助於魚類在繁殖季節中找到配偶。大群中的個體更容易遇到合適的配偶，從而提高繁殖的成功率。
5. 環境感知和反應：在群體中，個體能夠更快地感知到環境變化，如掠食者的接近或環境的變化，並迅速作出反應。這種集體感知和反應機制提高了整個群體的適應能力。

總的來說，這些理論反映了集體游動行為對魚類在生存、繁殖和能量效率方面的多重益處。

最近對於幾種不同的魚的研究，投了「節能理論」一票。

在這項研究中，研究團隊測量了多種魚類，包括：

鱸形目魚類（Ray-finned fish）：這是一個大型魚類群組，包含多種不同的物種。
Notropis heterodon：一種小型淡水魚。
Anguilla anguilla L（歐洲鰻魚）：一種長體形的鰻魚。
Lepomis macrochirus（藍鰓日魚）和Oncorhynchus mykiss（虹鱒）：這些物種分別在不同的游速下進行了研究。
Salmo salar（大西洋鮭魚）：這種魚在多達6種不同的游速下進行了測試。
Devario aequipinnatus（波條魚丹）：這種魚在最多14種不同的游速下進行了氧氣消耗和二氧化碳排放的測量，包括有氧和無氧能量消耗的測試。

為了研究魚群集體游動的節能效益，研究團隊採用了一系列的實驗方法。他們使用高精度的水動力學追踪技術來分析魚群游動時的行為和能量消耗。此外，他們還運用了代謝測試，這包括測量魚群游動時的氧氣消耗和二氧化碳排放，以評估魚群的能量代謝。透過這些方法，研究團隊能夠量化集體游動對於能量效率的影響，並與單獨游動的魚進行比較。這些實驗的結果幫助研究者深入理解魚群集體行為背後的生理和生態機制。

研究團隊發現，魚群游動時的代謝能量消耗曲線呈凹形，相比單獨游動的魚，每尾擊動時能節省高達56%的能量。在最高持續游速時，群游的魚比單獨游動的魚具有44%更高的最大有氧表現，並減少了65%的無氧能量使用。這導致總能量支出和運輸總成本降低多達53%，這是水生生物中記錄到的最低值之一。魚群從高強度運動中恢復的速度比單獨游動的魚快43%。這些節能效益可能是魚類集體游動行為普遍存在的原因之一。

要注意，這篇論文還沒有正式刊登在期刊上，不過已經有同儕評論。有興趣的讀者請去網站閱讀同儕的評語。

參考文獻：

Energy conservation by collective movement in schooling fish Yangfan Zhang, George V. Lauder bioRxiv 2022.11.09.515731; doi: https://doi.org/10.1101/2022.11.09.515731