貓爲什麼要長鬍子?纔不是用來量耗子洞的大小

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動物爲什麼要長鬍子?

很多人小時候,大概都聽過“貓用鬍子來量耗子洞大小”的故事。不過仔細想想,這個解釋存在明顯的侷限性——貓科動物的捕食方式是偷襲和快速撲擊,不是鑽洞。

貓並不需要鑽洞|Pixabay

其實,鬍子是一種極爲奇妙的組織,圍繞小小的鬍子,產生了無數的研究和發現。對它的探索,不應該止步於一個小小的故事。

此胡非彼胡

對人類而言,鬍子是男性臉上的毛髮。但這裏的“鬍子”,指的是哺乳動物一種特殊的具有感覺功能的毛髮,分佈於嘴的周圍、臉、眼睛上方和前肢,英文叫vibrissae(有時也叫whisker,但whisker也指人類的鬍子,不是很準確,所以我們不用這個詞)。貓和老鼠的鬍子就是典型的vibrissae。爲了減少中英夾雜,下面我們把vibrissae稱爲觸覺須。

觸覺須除了長在嘴巴周圍,還在眼睛上方和前肢,家裏有貓的朋友可以看一下自家小貓的手|Pixabay

絕大多數的哺乳動物都有觸覺須,完全沒有觸覺須的只有兩類:一類是單孔目(下蛋的哺乳類,例如鴨嘴獸),一類是各種大猿,包括人(又不帶人類玩兒是吧?)。

觸覺須比普通毛髮更長、更粗,毛囊特別大,毛囊周圍分佈着發達的觸覺須神經(vibrissal nerve),來自於三叉神經(trigeminal nerve)的眶下神經(infraorbital nerve)。

某個研究中對生物放電的記錄標誌,可以看出觸覺須(vibrissae)下的黑點爲毛囊,連接着面部神經(facial nerve)和眶下神經(infraorbital nerve)|Albarracín, Ana L. et al. (2007).

毛髮雖然是個死東西,但它受到的壓力會傳導給毛囊內的機械感受器,而後由深層和淺層的觸覺須神經收集觸覺信息,傳遞給大腦。在一些鬍鬚觸覺特別敏感的動物,比如老鼠、尤金袋鼠(Macropus eugenii)、加州海獅(Zalophus californianus)的大腦裏,還有負責處理鬍鬚觸覺信息的腦區。

探路和識物

觸覺須最典型的用途,就是在黑暗、複雜的環境下,充當“探路杖”

老鼠等有鬍子的小型哺乳動物,觸覺須可以非常靈活地擺動,朝四面八方探索收集信息。老鼠在行動之前會低下頭,增加觸覺須與地面的接觸。到走路時,觸覺須朝兩邊擺動,前腳始終都落在觸覺須掃過的範圍之內。跑步時,老鼠則會把觸覺須轉向前面,以免發生碰撞。

一隻寵物鼠臉上的觸覺須,呈現網格排列|Dawn Huczek / flickr

除了探路,觸覺須還可以識別獵物

小臭鼩的視力很差,而且在夜間捕獵,所以它主要依賴觸覺來識別獵物。靠着敏感的觸覺須,它可以準確地向蟋蟀的胸部神經集中的位置發起撲咬,癱瘓其行動。小臭鼩是最小的哺乳動物,體重1~3克,蟋蟀比它小不了多少,而且蟋蟀會用帶刺的後腿發起猛踢,所以攻擊獵物要害是很重要的。

小臭鼩(Suncus etruscus)的觸覺須清晰可見|Trebol-a / Wikimedia Commons

小臭鼩的觸覺須有長的和短的兩種。科學家做過實驗,給幾隻小臭鼩去掉短鬍鬚,它們撲擊蟋蟀的成功率從92%下降到了52%;給另外幾隻小臭鼩去掉長鬍須,它們的成功率則從91%下降到52%,而且攻擊最多的部位從蟋蟀的胸部變成頭部。這說明了觸覺須對它識別獵物的重要性。

有趣的是,小臭鼩還會攻擊蟋蟀的塑料模型,說明它可以憑觸覺須來識別物體的整體形狀,就像我們用視覺一樣。

它們也有鬍子?

另一羣善用觸覺須的獵手是龐然大物。

海豹的觸覺須可以感知到水流的擾動。海豹的鬍鬚扁平,而且輪廓是波紋狀的——不是自來卷,而是很有規律的忽而粗,忽而細——這樣的形狀可以減少擾動鬍鬚的渦流,起到“降噪”效果。

海豹的鬍鬚是波紋狀的,而且可以用來感受魚羣的尾流|參考文獻[4]

海豹的觸覺須極其敏感,可以感覺到每秒245微米(每小時0.88米)的微弱水流,憑藉這種能力,它甚至可以感知到180米外鯡魚遊過的尾流。科學文獻記載過失明但依舊健康的野生海豹,可見觸覺須的感知之強。

最古怪的觸覺須使用者,也是我們認爲最不應該有“鬍子”的動物。一般認爲,鯨的毛髮已經完全退化,只留下空的毛囊;但圭亞那海豚把殘存的觸覺鬚毛囊變成了全新的東西:電感應裝置。它上頜的觸覺鬚毛囊呈壺腹狀,周圍密佈毛細血管和發達的三叉神經眶下神經,毛囊內充滿凝膠狀物質。這是一個對微弱電流極爲敏感的感應器,鴨嘴獸和一些軟骨魚也有類似的器官。

圭亞那海豚(Sotalia guianensis)將殘存的觸覺鬚毛囊變成了用來感應電流的結構|參考文獻[5]

使用儀器實驗發現,圭亞那海豚能對4.6微伏的電壓產生反應,這個敏感度超過了鴨嘴獸(40~50微伏),但不如軟骨魚。圭亞那海豚經常在渾濁、能見度差的水裏生活,還會在海牀泥土中覓食,電感應器可以幫助它感知到魚(不是會放電的那些魚)肌肉發出的微弱生物電。

鬍鬚裏的祕密

人類雖然沒有觸覺須,但觸覺須對科學家也有特別的價值。

觸覺須的排列順序像指紋一樣,千“人”千面,每個動物都不一樣。

我們對動物進行比較深入的研究時,經常需要進行個體識別。比如你想知道某地有幾頭獅子,就得認識當地的每頭獅子,否則可能把一頭獅子錯認成十頭,或者把十頭獅子認成一頭。因此,動物學家需要找出一些獨一無二又容易識別的特徵——觸覺須就是這樣一種線索,動物學家已經利用觸覺須成功識別了獅子、海獅和北極熊個體

北海狗的鬍鬚,科學家能夠通過北海狗和海獅的鬍鬚,追蹤它們的飲食,進而研究當地的生態環境變化|NOAA Fisheries

觸覺須會長期持續生長,獰貓的鬍子大概可以在臉上“駐留”100天,白鼬的鬍子則有5個月;而且觸覺須成分穩定,採樣也很容易。所以,觸覺須可以作爲留在臉上的“日記”,幫助我們一窺動物的生活祕密。

鬍子的成分可以告訴我們動物喫過什麼。人類種植的一些植物,比如玉米和甘蔗,富集了較多的碳13同位素(比普通的碳原子多一箇中子)。那麼,喫了“人類的食物”的動物(比如老鼠),以及喫了“喫了‘人類的食物’的動物”(比如會喫老鼠的獰貓),體內也會有較多的碳13同位素——我們就可以通過分析觸覺須裏的碳13含量,判斷這個動物的生活對人類的依賴程度。

獰貓(Caracal caracal)|Leo za1 / Wikimedia Commons

積累在毛髮中的激素,也會成爲我們瞭解動物生活史的重要信息。例如懷孕的動物孕酮(progesterone)會增加,遭受壓力緊張的動物則會增加皮質醇(cortisol),這些激素都會殘留在觸覺須裏,成爲一段動物的“個人史”。

不過,因爲毛髮的生長不像年輪那樣嚴格地一年一輪,想解讀這本“日記”還需要一些技巧。科學家爲此設計了實驗:給動物園裏的獅子和豹子喫一段時間的長頸鹿肉,再檢查觸覺須裏面的碳13含量。動物園平時餵食的是碳13很多的牛和雞,長頸鹿的碳13很少。因此,如果知道了觸覺須哪一段碳13含量低,再參照喂長頸鹿肉的時間,就可以推算出觸覺鬚生長的速度,以及食物裏的元素進入到觸覺須中所需的時間。

觸覺須記錄了許多信息|Keven Law/ Wikimedia Commons

對於觸覺須的研究,已經有上百年的歷史,但在許多方面還是藍海。鬍子伸進的不是老鼠洞,而是蘊含了無數哺乳動物祕密的洞。

參考文獻

[1] Grant R A, Goss V G A. What can whiskers tell us about mammalian evolution, behaviour, and ecology?[J]. Mammal Review, 2022, 52(1): 148-163.

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[5] Czech-Damal NU, Liebschner A, Miersch L, Klauer G, Hanke FD, Marshall C, Dehnhardt G, Hanke W (2012) Electroreception in the Guiana dolphin (Sotalia guianensis). Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 279: 663–668.

[6] Leighton G R M, Brooke A R, Froneman P W, et al. The Cat''s Whiskers: Stable Isotopes Reveal Individual Specialisation of Adaptable Caracals (Caracal caracal) Foraging in an Urbanising Landscape[J]. Ecology and Evolution, 2025, 15(3): e71154.

[7] Mutirwara R. The development and use of stable isotope analysis of felids’ whiskers as a tool to study their feeding ecology[D]. Cape Peninsula University of Technology, 2017.

作者:紅色皇后

編輯:麥麥

題圖來源:翻牆

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