研究揭示了长尾鲨像砍刀一样“甩尾”的机制

　　像印第安纳琼斯一样，长尾鲨(Alopias spp.)已经掌握了用尾巴抽打的艺术。以惊人的速度，它们长而像砍刀一样的尾巴可以拍打并击晕猎物，使它们一举吞下多条鱼。它们异常细长的尾巴，通常可以和整个身体一样长，不仅使这种鲨鱼与众不同，而且是一个强大的猎人。

　　长尾鲨的“甩尾”包括四个阶段:准备、攻击、放松恢复和收集猎物。头顶上的尾巴拍打开始于准备阶段，扑向目标猎物。打击阶段开始于低下头，弯曲身体，将尾巴举过头顶，形成鞭子般的运动。恢复阶段包括鲨鱼恢复到游泳姿势，并消耗昏迷的猎物。

　　鲨鱼摆动尾巴的动作与游泳时身体左右摆动的动作截然不同。作为主体轴线的软骨脊柱可能有解剖学上的改变，以承受甩尾行为期间的极端弯曲。先前的研究已经检查了长尾鲨的椎骨，但在游泳过程中所经历的力量的背景下。

　　现在，佛罗里达大西洋大学与美国国家海洋和大气管理局(NOAA)东北渔业科学中心的顶级掠食者项目合作进行的一项新研究提供了复杂的细节，表明脊椎的解剖结构可能支持长尾鲨极端身体弯曲的机制，使这些专业猎人能够将它们的尾巴武器化。

　　在这项研究中，研究人员检查了身体头部和尾部的椎骨。他们研究了脊椎解剖结构，并测量了10条普通长尾鲨(Alopias vulpinus)脊柱的高度、宽度和长度等变量，从胚胎到大型成年鲨的大小不等。

　　研究人员使用微型ct扫描，类似于人类在医疗设施中使用的CAT扫描，对每个椎骨的内部结构进行成像，并对钙化软骨中发现的各种矿物结构进行量化。他们还使用二维形状分析技术来检查沿脊柱的矿物结构空间分布的变化。

　　这项发表在《皇家学会开放科学》杂志上的研究结果表明，长尾鲨的脊椎解剖结构和矿化微观结构符合这些物种快速游泳和甩尾行为的要求。

　　研究人员发现，长尾鲨椎骨的矿化微结构在身体的前部和后部发生了变化，这些解剖上的改变可能支持了它们独特的甩尾行为。从本质上讲，长尾鲨的脊柱沿着它的长度加强，可能像弹射器一样工作，允许尾巴从头上发射出去。

　　“我们发现，解剖结构和微观结构在身体和发育群体(胚胎，幼年和成年普通长尾鲨)之间存在显著差异，”杰米L.克努布说，他是查尔斯E.施密特科学学院FAU生物科学系的第一作者和博士研究生。“根据我们的研究结果，我们认为长尾鲨的椎骨在解剖学上、矿物质的数量和排列上都有所不同，这支持了甩尾的机械需求。”

　　研究人员还发现，幼年大小的鲨鱼在整个发育过程中获得矿化结构，可能会在成长过程中支撑更大的身体，并为鞭打行为提供尾巴。

　　“我们认为，长尾鲨身体前部的椎骨稳定了它的主体，而靠近尾巴的椎骨支撑着头顶的尾鞭，”资深作者、FAU生物科学系副教授Marianne E. Porter博士说。“此外，发育变化表明，脊椎解剖结构在发育过程中发生了变化，以支持更大的身体和尾鳍。”

　　长尾鲨是长尾鲨科的一员，由三个物种组成:远洋长尾鲨(Alopias pelagicus)、大眼长尾鲨(Alopias superciliousus)和普通长尾鲨(Alopias vulpinus)。自2007年以来，这三种长尾鲨都被世界自然保护联盟列为易灭绝物种。

　　研究的共同作者是Michelle Passerotti博士，她是美国国家海洋和大气管理局渔业顶点捕食者项目的鱼类生物学家;Lisa J. Natanson博士，美国国家海洋和大气管理局渔业顶点捕食者项目的鲨鱼研究员(退休);崔茜卡·梅雷迪思博士，复旦大学亨德森大学学校和高中研究主任，复旦大学教育学院助理研究教授。

　　这项工作是作为Knaub博士研究的一部分进行的，该研究得到了国家科学基金会(NSF)授予Porter (NSF, ios1941713)的职业补助金，授予Knaub的断层摄影科学进步奖，以及Vincent Saurino奖学金，Newell博士奖学金和FAU国家拯救海龟基金会奖学金的支持。