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最大的乌贼……有多大?

在如今的科学论文中,只有一个署名作者的情况极为少见,而当单作者的文章得以诞生,它通常是这样的:思路、方法、实现难度都简单到一个人就可以完成,但偏偏选题内容足够有趣,结果足够动人。

今天讲的这篇文章正是如此,它要回答的问题是“世界上最大的大王乌贼(Architeuthis)可能有多大?”文章唯一的作者是英国圣安德鲁斯大学生态与环境模型研究中心的查尔斯·帕克斯顿(Charles G. M. Paxton)。

首先,让我们在一则2013年1月8日的“旧闻”中来认识一下今天的主角“大王乌贼”。

当时在日本首次拍到的大王乌贼。然而它到底有多大?图片来源:twword.com

为什么我们不知道最大的大王乌贼有多大?

因为我们抓不到所有的大王乌贼啊!

就好像外星人随机抓了1000个中国男性进行研究,他们能知道最高的中国男性可以长多高吗?他们可能抓到了几个1.9米的壮汉,但不太可能刚好抓到了2.42米的张俊才或者2.26米的姚明。

所以,光靠经验观测,我们是无法估计大王乌贼的最大长度的。上面视频中所说的“最长的大王乌贼可达18米”,也只是某种粗略的估计。

那么,我们为什么想要知道最大的大王乌贼有多大?

因为,人类就是这样一种无聊的生物啊!呵呵。

乌贼样貌清奇,长度怎么算?

视频中这个模型做得挺靠谱。大王乌贼有5对共10条腕,其中有一对特别长,可以抓住食物送到嘴里,称为触腕。

当我们说到大王乌贼的长度的时候,通常有3个标准,分别是外套膜长(Mantle length,不包括腕的身体长度 )、标准长(Standard length,身体加8条普通腕的长度)和全长(Total length,身体加触腕的长度,真正的全长)。

目前精确测量得到的大王乌贼的最长外套膜长为2.79米,得到测量(基本精确)的最长标准长为9.45米,而来自目击数据(不算精确)的最长全长为19米。

所以,这个查尔斯教授怎么做?

有一种人类文明的利器,叫做统计。

统计,文明的利器

查尔斯的工作其实很简单,就是对已有的测量数据进行系统性的统计分析,通过对已经得到测量的大王乌贼嘴长、外套膜长、标准长、全长的结果进行统计和拟合分析,就可以预测出大王乌贼可能达到的最大长度。

结果:标准长10米,全长20米的大王乌贼不是梦。上图为大王乌贼标准长对外套膜长的拟合分析结果。横坐标为外套膜长,纵坐标为标准长;图中每一个黑点代表了一个已被同时测量外套膜长和标准长的个体数据;黑色实线为拟合线;红色和绿色的虚线范围分别是拟合结果99.9%的置信区间和预测区间。

简单地解释一下这里的“置信区间”和“预测区间”。

这个概念可以这么解释:两条红色虚线所划出的范围有99.9%的可能性会包含这条“真实的黑色实线”,即“真实的标准长与外套膜长的依存关系”。

也就是说,对于任何一个野生的大王乌贼个体,绿色虚线所划出的范围有99.9%的可能性会包含它的真实体长数据。听起来有些拗口,不过看了下面你应该能明白了:

我们假设,目前精确测量的最长外套膜长,2.79米,是一个接近全体大王乌贼最长外套膜长的数据(图中绿色竖实线标示)。那么根据这条绿色竖实线与两条绿色虚线的相交情况可以看出,标准长超过10米的大王乌贼个体,是极有可能真实存在的。

接下来是大王乌贼全长对外套膜长的拟合分析结果。和前面的分析类似,可以得出结论,全长超过20米的大王乌贼个体存在的可能性也非常大。

大王乌贼vs抹香鲸?

抹香鲸被认为是大王乌贼唯一的天敌,关于它们两个碰上谁能赢的话题由来已久,查尔斯也非常乐意在自己的文章里讨论一番。

事实上,很多大王乌贼外套膜长和嘴长的测量数据,都来自于从抹香鲸肚子里发现的未被消化的样品。而在抹香鲸的身上则时常会发现由大王乌贼吸盘附着留下的疤痕。

雄性抹香鲸体长同样可达20米,雌性稍小(也有18米)。查尔斯认为,面对最大型的大王乌贼,健壮的雄性抹香鲸应当可以应付,而一些稍小的雌性抹香鲸可能就无能为力了。(编辑:Jerrusalem)

大王乌贼与抹香鲸搏斗想象图。统计学的结果显示,这么大的大王乌贼还真有可能存在。图片来源:jqiqu.com

PS:大王乌贼属于枪形目(也就是通常说的鱿鱼),而不是乌贼目的噢。

参考文献:

  1. Unleashing the Kraken: on the maximum length in giant squid (Architeuthis sp.), C. G. M. Paxton, Journal of Zoology, 2016, doi:10.1111/jzo.12347
The End

发布于2016-06-16, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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月出牵梦

生物学在读博士;工程力学学士

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