电鳗:860 伏、三个物种,而且不是鳗

2019 年之前,电鳗一直被当作单一物种 Electrophorus electricus,这个名字有大约 250 年历史。由史密森尼国家自然历史博物馆的 C. David de Santana 带队的研究显示,它其实是三个物种。

研究者采集并检视了 107 号标本,结合遗传、形态和生态数据以及三维 CT 扫描把它们分开。de Santana 表示,如果没有 DNA,几乎不可能单凭外部特征把它们区分开。两个新种被命名为Electrophorus voltai(纪念伏打)和Electrophorus varii(纪念已故史密森尼鱼类学家 Richard Vari)。成果 2019 年 9 月发表于《Nature Communications》。

三者占据不同水体。E. varii 生活在亚马逊流域流速缓慢的低地泛滥平原;E. electricus 是圭亚那地盾的鱼;E. voltai 分布在巴西地盾的高地河流以及圭亚那地盾南流的河流。

如果你手里是水族馆或河上拍的照片,拍张照,App 会帮你识别——不过正如研究者所说,这个属的物种级鉴定是实验室里的问题。

Electrophorus voltai 被记录到最高 860 伏的放电,这是迄今从活体动物测得的最高电压。E. electricus 约 650 伏,E. varii 约 150 伏。

研究者给出的解释是水的化学性质。巴西地盾高地水体的导电率低于亚马逊低地泛滥平原,要在其中达到同样效果就需要更强的放电。电压最高的那个物种,恰恰生活在电最不容易传导的地方。

作为参照,标准汽车电瓶是 12 至 13 伏。之所以人遇到电鳗通常不至于致命,是因为放电以极短脉冲、极低电流的方式发出,而不是持续通电——所以伤人的主要是跌倒、溺水和连续脉冲,而不是通常意义上的触电致死。

电鳗体内沿大半个身长堆叠着产电细胞,组织成几个分工不同的器官。

萨克斯器官(Sachs organ)产生弱放电,用于导航和交流。这一点很重要,因为它们生活在浑浊、被单宁染色的水里,视觉几乎无用;弱电场相当于一套电学版的声呐,让它能感知周围的物体。

亨特器官(Hunter's organ)产生高压脉冲,用来电晕猎物和防御威胁。两套系统在同一条鱼身上,各司其职。

电鳗还能呼吸空气。它们会上浮到水面吞气,这同样是对沼泽和缓流泛滥平原那种缺氧环境的适应——而电感觉也正是在这种环境里最划算。

请按危险动物对待。大个体的放电足以引起不自主的肌肉收缩,水中真正的危险是失去控制而溺水,或者在无法脱身时连续受到脉冲。

这在北美不构成担忧——电鳗只分布在南美,在亚马逊和奥里诺科水系及相关泛滥平原。对大多数人来说,实际接触机会是公共水族馆的展缸,那是按安全设计的。

如果你在亚马逊流域旅行,请认真对待当地向导关于哪里能下水的意见,不要套用泛泛的建议;也不要去抓任何你认不出的鳗形鱼。被电击后出现意识模糊、胸痛、心律不齐,或因跌倒受伤的人,需要就医评估,不能观望。

纯粹因为体形。电鳗身体细长呈圆筒形,没有明显的背鳍,腹侧一条长长的臀鳍几乎贯穿全身,靠它波动实现前进或后退——这是典型的裸背电鳗式构造。

它们属于南美裸背电鳗类,最近的亲戚是鲇形目,而不是鳗鲡目的真鳗。包括海鳝和美洲鳗鲡在内的真鳗,处在鱼类系统树上完全不同的位置。

这个名字之所以沿用下来,和狼鳗、绵鳚一样:在英语里,凡是身体细长的鱼都会被叫成 eel,不管血缘。要一条简单判据的话:真鳗没有腹鳍,尾部一圈鳍缘连续;而电鳗的推进鳍是腹侧那条长长的单鳍。

真正的鳗鱼构成鳗鲡目(Anguilliformes),维基百科把它分为 8 个亚目、20 个科、164 个属,约 1000 种。电鳗不在其中:它是裸背电鳗类(刀鱼类),只是外形像鳗。仅海鳝(裸胸鳝)一类就占了很大一部分;海水观赏鱼批发商 Sea Dwelling Creatures 给出的数字是约 15 属 200 种。

真鳗的体型从约 5 厘米的单颌鳗到最长 4 米的细长巨海鳝不等,最重的是欧洲康吉鳗,最长 3 米、重 110 公斤(维基百科)。

主要的鳗鱼科及俗名(维基百科):

• 鳗鲡科(Anguillidae):淡水鳗,如美洲鳗、欧洲鳗、日本鳗和短鳍鳗,是主要的商业种类
• 海鳝科(Muraenidae):海鳝,如绿裸胸鳝、斑点裸胸鳝、链纹海鳝和加州海鳝
• 康吉鳗科(Congridae):康吉鳗和花园鳗,如美洲康吉鳗
• 蛇鳗科(Ophichthidae):蛇鳗,如尖尾蛇鳗
• 合鳃鳗科(Synaphobranchidae):割喉鳗
• 囊咽鱼科(Saccopharyngidae):吞噬鳗
• 线鳗科(Moringuidae):面条鳗

钓鱼资料网站 Fishdatabase.com 列出了美国钓手认得的 17 种鳗类鱼,大多是海鳝和康吉鳗。它的名单里也有狼鳗和亚洲黄鳝,它们和电鳗一样被叫作鳗,却不是真鳗。见我们的海鳝和狼鳗页面。

鳗鱼是鱼。维基百科把真鳗归为辐鳍鱼类。另外几类鱼独立进化出了同样的长条身形,也被叫作鳗:电鳗、合鳃鱼(黄鳝类)、盲鳗(slime eel)和深海刺鳗(维基百科)。它们都不是爬行动物。

在鱼市和菜单上,最常见的是鳗鲡属(Anguilla)的淡水鳗:美洲鳗、欧洲鳗、日本鳗和短鳍鳗是主要的商业种类,日本吃掉了全球鳗鱼捕获量的 70% 以上(维基百科)。它们的处境也不妙:维基百科把欧洲鳗列为极危,美洲鳗和日本鳗列为濒危。在珊瑚礁和水族缸里,人们最常遇到的则是海鳝。

因为它的大部分身体就是一块生物电池。史密森尼国家动物园说,三个发电器官约占鱼体的 80%。每个器官由叫作电细胞的扁平细胞组成,维基百科描述主发电器官里约有 6,000 个电细胞串联,每个只产生很小的电压,像手电筒里的电池串起来一样叠加,主发电器官的放电至少可达 600 伏。

国家动物园说,电鳗用电做四件事:防御、捕猎、交流和导航。弱电脉冲让它在又黑又浑的水里感知周围,强电脉冲用来击晕猎物、赶走威胁。

维基百科补充说,脉冲频率最高每秒 500 次,每次只持续约 2 毫秒,所以电击是一阵快速连发,而不是一下。

因为电压高,但能量极小。维基百科给出每次脉冲最大电流约 1 安培、电压 500 伏,脉冲长约 2 毫秒。乘起来,一次脉冲只有约 1 焦耳能量(500 瓦乘以 0.002 秒)。一只 60 瓦的灯泡每秒就要用 60 焦耳。

电鳗自己也会没电。维基百科引用了洪堡 1800 年的记述:电鳗连续放电多次后,需要长时间休息和大量进食,才能再次强力放电。

有用的是它的结构原理,不是电鳗本身。维基百科提到 2008 年 Jian Xu 和 David Lavan 设计的仿电细胞人工细胞,可能用作医疗植入物的电源;以及 2016 年仿电鳗器件,能做成高电压电容器,适合电子表或 LED 这类用途。

咬伤是次要问题。维基百科描述它的牙齿小而刺;电鳗靠放电击晕猎物来捕猎,不是靠咬。

关键是电击。维基百科收录的历史记述说得很清楚:约翰·亨特 1775 年的研究记录了严重麻木,休·威廉森写到自己受到强烈电击。维基百科还记录了 Kenneth Catania 的观察:电鳗会跃出水面电击它认为有威胁的动物;以及洪堡记述的马被电鳗击晕后淹死。

实际危险和上文说的一样:在水里失去肌肉控制、溺水、摔倒和连续电击。如果有人被电后出现胸痛、心跳不齐、意识混乱、呼吸困难或摔伤,请立即寻求紧急医疗救助。

不安全。凡是有电鳗的水域,都应视为不能游泳。电鳗只分布在南美,大个体很强:国家动物园给出体长 6 至 8 英尺,维基百科记录的最大个体为 2 米、20 公斤。

有两种行为让它比「碰到才放电」的鱼更危险:

• 跃出水面:维基百科引述 Catania 的研究,电鳗会跃出水面电击它认为有威胁的对象
• 群体捕猎:维基百科说伏打电鳗(E. voltai)有时成群捕猎,把灯鱼群赶到一起再同时放电

在亚马孙和奥里诺科流域要听当地向导的话,远离浑浊的回水区,看不到水底的地方不要涉水。在水族馆里,隔着玻璃观看是安全的。

史密森尼国家动物园给出的数据:

• 体长:6 至 8 英尺(2 至 2.5 米)
• 寿命:野外不详;人工饲养下雄鱼一般 10 至 15 年,雌鱼 12 至 22 年
• 繁殖:雌鱼在旱季产 1,200 至 1,700 枚卵;雄鱼用唾液筑巢,守护幼鱼直到雨季
• 食性:广食性肉食者,吃鱼、甲壳类、昆虫以及小型两栖类、爬行类和哺乳类
• 呼吸:必须呼吸空气,口腔内有富含血管的褶皱组织吸收氧气;维基百科说约每两分钟上浮换气一次

关于电压:国家动物园给电鳗整体的数字是「最高 800 伏」,上文的 860 伏是伏打电鳗的纪录。一个是总体数字,一个是单一物种的纪录。