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沙滩上的提琴手——招潮蟹

2011/3/26 全国青少年科学影像节  阅读(14929)  

  【有趣的现象】

  招潮蟹,属沙蟹中的一种,是温海潮间带和潮上带生活的暖水性具群集性的优势蟹类。招潮蟹头胸甲梯形,前宽后窄,额窄,眼眶宽,眼柄细长,身在洞中也可窥视到洞外的情况。行动极为敏捷,常用第2、3两对步足爬行,速度可达1~1.6米/秒,仅在稍停或改变方向时才用4对步足。招潮蟹营穴居生活,并常有专一的洞穴,但常每隔几天即会更换。掘穴的深度与地下水位有关,穴深可达30公分,一般洞底需抵达潮湿的泥土处。洞一般呈螺旋形,许多雄蟹还建造一个半圆伞形的盖,盖于洞口。招潮蟹的活动随潮水的涨落有一定的规律,高潮时则停于洞底,退潮后则到海滩上活动、取食、修补洞穴,最后则占领洞穴,准备交配。它们靠视觉和听觉接受通讯、联络、警告的信号,实现社会性聚集行为。招潮蟹以沉积物为食,能吞食泥沙,摄取其中的有机物,将不可食的部分吐出。

   雄性招潮蟹有两只大小不等的螯,较大的螯称交配螯,大螯重量几乎为整体之半,甚至比身体还大,有点像小提琴,故得其英文名fiddler crab。小螯极小,用以取食(称取食螯)。雌体的二螯均相当小,而对称,指节匙形,均为取食螯。如果雄体失去大螯,则原处长出一个小螯,而原来的小螯则长成大螯,以代替失去的大螯。雄蟹的颜色较雌蟹鲜明。颜色包括珊瑚红、艳绿、金黄、淡绿和淡蓝。招潮蟹吞食沉积物,雌性两螯可将泥沙钳入口中,而将不可食的部分弃去。雄性仅有一个取食螯,另一个螯甚大,其重可抵整体重的1/2,称交配螯,雄蟹在交配前用大螯作各种炫耀动作。雌蟹通过观察胸胁的炫耀动作而决定是否追随雄蟹进入洞内交配。夜间,雄蟹以大螯有节奏地轻叩地面,以招引雌蟹。

  研究人员发现,招潮蟹这些看似平常的节肢动物却有着惊人的数学计算能力。招潮蟹的活动始终以它的洞穴为中心,当它爬出洞穴到外边行走时,常常将它的洞穴作为参照物。然而,洞穴附近经常淤积起一些潮水退去后形成的沙堆,招潮蟹会因视线被挡而看不见自己的洞穴。那幺,招潮蟹如何回家呢?研究人员发现,招潮蟹回巢时不会像其他动物那样寻找路径上的标记,而是依赖于它大脑中天生具有的数学计算能力。招潮蟹每走一步,都会重新计算洞穴的位置、所走的步数和这些步子的方位。

  【引发的问题】

  1. 招潮蟹的洞穴是怎么样的,是怎样挖洞的,洞穴有哪些用途?
  2. 为什么招潮蟹两只大小不等?
  3. 招潮蟹是怎样繁衍后代的?
  4. 招潮蟹是怎样进食的?

  【探究计划】

  第一个问题:招潮蟹的洞穴是怎么样的,是怎样挖洞的,洞穴有哪些用途?

  猜想假设——招潮蟹总是保持着高度的警惕,一有情况马上钻进洞中,它的洞穴有多深呢?招潮蟹的洞穴和它们的繁殖应该有很大关系吧。

  探究思考——据观察,地洞是招潮蟹生活的中心,躲在洞中,它们既可避免水陆各类捕食者的袭击,又不怕被太阳晒干。在社会行为方面,蟹洞所扮演的角色也非常重要,有几种招潮蟹利用地洞作为求偶表态的中心及交配地点。最深的蟹洞可深入地下一公尺以上,这些洞是弧边招潮蟹造成的,深洞对冬眠的蟹有很大好处。住近海边的较小的海栖招潮蟹,多数建造较浅的地洞,只有三至四厘米深。招潮蟹用小螯那边身体的腿挖掘淤泥筑洞,所有挖出来的泥土都会被带到离洞口一段距离的地方才抛掉。在涨潮前,招潮蟹会用一团淤泥塞好洞口;这样做的目的,可能是令洞内能保存空气,以便躲在其中的招潮蟹呼吸。

  在招潮蟹生活的栖地上,会发现很多的洞穴,这便是招潮蟹的住家,也是招潮蟹的生活中心,因为招潮蟹活动范围都是在自己洞穴附近,以便当它们受到惊吓时,可以立刻躲回洞穴内;另外招潮蟹也会受外在的环境影响而躲在洞穴内,例如温度过高或过低、水份不足等因素。研究者在冬天观察时发现,招潮蟹约在摄氏25度以下的天气,就甚少出来活动了。招潮蟹在退潮时,也会修补、挖深自己的洞穴,即所谓的挖洞行为,但进行这种挖洞行为的招潮蟹数量并不会很多。招潮蟹的挖洞方式是在洞穴内,利用其小螯那边的四只步足挖掘泥土,再抱住所挖掘出来的泥块,放至洞口边或是离洞口不远处,而挖洞所产生的泥块,跟招潮蟹觅食所产生的拟粪,大小相差甚大,很容易区别。至于洞穴的深度会随着招潮蟹个体的变大而加深,有时在洞穴里,甚至会发现有分岔的通道。

  另外,招潮蟹有一特别的生态行为,封洞行为,这就好比人们进到屋内要将门关上一样,而促使招潮蟹封洞,潮水来临是主要的因素。通常在潮水快要淹没洞穴之前,雄性招潮蟹会用小螯侧的步足,而雌性招潮蟹可用任何一侧的步足,在洞口附近抓起一块泥块,再往洞内移动,并顺势将洞口封起来,几乎是同一时间,假如还有隙缝的话,招潮蟹会再挖洞内的泥块,将隙缝填补上。

  在野外观察发现,除了潮水来临会促使招潮蟹封洞之外,太阳下山也会促使招潮蟹在潮水尚未来临前,提早回洞穴将洞穴封住。此外,外在环境受到威胁时,招潮蟹也会有封洞的行为,等俟危机解除后,仍是退潮时间,招潮蟹会再破洞而出。

  第二个问题:为什么招潮蟹两只螯大小不等?

  猜想假设——招潮蟹有两只大小不等的螯,较大的螯也许是用于交配或守卫自己的领地,较小的螯也许是用于取食,有些招潮蟹生性凶猛是否常常会用螯去攻击其它招潮蟹的洞穴呢?

  探究思考——雄性招潮蟹的大螯可以重达该蟹总体重的一半,长度可为该蟹甲壳直径的三倍以上,很明显地,这只独特的大螯在招潮蟹的生活中一定扮演着重要角色。事实上,大螯已被证实有几种重要作用。当雄蟹准备交配时,它的洞口便变成一个小地盘的中心,雄蟹会极力守住这个地盘,不让不受欢迎者入侵。如果另一头雄蟹走近,它便会摇动大螯,作为警告信号;它也可以用大螯在自己的甲壳或淤泥地面上拍打,造成一种警告声音。有某几种招潮蟹更利用这种拍击声来吸引雌蟹进洞。如果两头雄蟹争夺地盘或异性,大螯便成为搏斗的武器。首先,雄蟹将大螯向着对方屈曲和伸展数次,然后,半曲着螯,突然逼近敌人,双方大螯交接,互相摩擦着的下半部边缘,随而互相以掌节﹝螯的上半部﹞扣紧。此时搏斗成了角力,直至一方将对方从地上扯起,扔到一旁,才分出胜负。

  第三个问题:招潮蟹是怎样繁衍后代的?

  猜想假设——招潮蟹是否会将卵掩埋在洞中由雌招潮蟹在洞中照看,雄招潮蟹则在外觅食为洞中的小招潮蟹和雌招潮蟹提供食物?

  探究思考——交配前雄招潮蟹可能会把雌招潮蟹拎在身体下方,四处走动好几天。交配通常是在招潮蟹刚换完壳时进行。雌招潮蟹一次产下很多鲜橙色的卵,并且把这一大团卵拎在身体下方带着走。卵在孵化之前,一直是由雌招潮蟹带在身边。雌招潮蟹把卵放到海里时,卵几乎立刻就孵化成招潮蟹的幼体。幼体全长不超过二分之一公厘。他们没有步足,只有两对可用来游水的足,长有一条长尾巴、一对大眼睛和几根尖尖长长的壳针。招潮蟹的幼体以小行动植物为食。等它涨到三四公厘时,已有一双螯肢和四对步足。

  第四个问题:招潮蟹是怎样进食的?

  猜想假设——招潮蟹的洞穴旁常有一粒粒的沙团,这和它们的食物应该有很大的关联吧,招潮蟹似乎什么都吃,它们是怎么消化食物的呢?

  探究思考——招潮蟹在地面上最频繁的行为就是觅食,招潮蟹几乎花大半的时间在觅食行为上,所以在野外观察招潮蟹时,会发现几乎所有的招潮蟹都是在觅食。招潮蟹的觅食方式是用小螯刮取地面上的泥土,送进嘴巴里(口器),而泥土中会含有很多碎屑、藻类、细菌、以及其它的微生物,口中的水分会将养分浮于水上而被吸收,不能利用的残渣则由小螯取出置于地面,即形成粪便,又因和真正通过消化道从肛门排出的粪便不同,所以又称为「拟粪」。通常招潮蟹每刮四至六次,就会产生一粒拟粪。招潮蟹觅食的范围通常都是在自己洞口的附近,因为当有风吹草动时,或是敌人来袭时(鸟类、人类),便可迅速躲回洞穴内以保性命,待敌人离去后才再爬出洞穴觅食。而招潮蟹觅食的速度,以雌蟹比雄蟹快、个体小的蟹比个体大的蟹较快,其中雌蟹觅食动作较快的因素是因为雌蟹有两只小螯,雄蟹只有一只大螯。

  拓展:

  • 招潮蟹生活习性以及对自然环境的要求?
  • 招潮蟹的雌蟹产卵后为什么要将卵夹在身体下面带着走呢?
  • 招潮蟹的大螯是如何长出来的呢?招潮蟹为什么在涨潮时挥舞大螯?
  • 招潮蟹换壳的情形是怎样?招潮蟹为何变化身体颜色?
  • 招潮蟹的洞穴为什么建在温海潮间带和潮上带呢?
  • …………

  【拍摄计划】

  根据以上的关于探究过程的思考,我设计的拍摄计划是这样的:

  第一阶段:

  拍摄目的:招潮蟹的洞穴是怎么样的,是怎样挖洞的,洞穴有哪些用途?

  拍摄环境:因为在温带海域潮间带常见,因此可以考虑在广西北海(东经108°50′45〃~109°47′28〃,北纬21°29′~21°55′34〃)进行观察及拍摄。

  所需物品:摄像机,相关的捕捉工作和装盛沙蟹的水桶。

  拍摄内容:招潮蟹洞穴的形状。招潮蟹挖洞的过程。招潮蟹在洞穴的生活情况。

  第二阶段:

  拍摄目的:招潮蟹大小不同的螯在生活中使用情况。

  拍摄环境:可以考虑在广西北海进行观察及拍摄。

  拍摄内容:招潮蟹间是否有攻击行为?招潮蟹的大螯和小螯的用途分别是什么?

  所需物品:摄像机,多倍望远镜。

  第三阶段:

  拍摄目的:招潮蟹是怎样繁衍后代的?

  拍摄环境:可以考虑在广西北海进行观察及拍摄。

  拍摄内容:招潮蟹交配孵卵的场景;招潮蟹的卵;

  所需物品:招潮蟹的卵、多倍望远镜、摄像机

  第四阶段:

  拍摄目的:招潮蟹的觅食进食情况。

  拍摄环境:招潮蟹的生活环境;以及一个适合观察的室内环境。

  拍摄内容:招潮蟹的寻找食物和进食吐沙的场景。

  所需物品:摄像机,多倍望远镜,观察台。

  【启发与思考】

  招潮蟹被誉为“沙滩上的提琴手”,当海潮涨起时,它们就会用大螯精确地挖出一块沙土刚好填埋自己的洞口,然后在洞口旁,摇晃着自己巨大的螯,仿佛在召唤海潮的到来。它们的行动速度快,警惕性高,群体社会性强,善于建筑洞穴,我们常常能在沙滩上见到它们匆忙爬行的身影,就像是看到了居住在海边的一群可爱的小精灵。

  招潮蟹的体型虽小,但是却有很强的群体意识,它们总是成群结队地出去觅食,队伍浩荡而壮观,它们能在茫茫海滩上生存下来,团结便是其中最重要的因素。于是,我从中感悟出了集体的力量,只要团结起来,就能获得好的生活。

  随着探究过程的结束,我们产生了更多的疑问,招潮蟹的始祖是什么物种呢?招潮蟹的身体真的会变色吗?招潮蟹能预测海啸吗?因为时间和条件有限,我们暂时还不能了解它的答案,但是,随着今后的不断研究,招潮蟹的神秘面纱终将被我们一一揭开。

  招潮蟹的生活离不开细腻、干净的海沙,而现在,随着生产力的发展,海沙被用于生产玻璃等工业制成品的原料,银白的海滩也常被大量油污或固体废料污染,招潮蟹的生活环境正在遭受到严重的破坏。我多幺希望,沙蟹们都能在一望无垠的广袤沙滩上自由自在地横行,也多幺希望,它们杰出的沙塔似的建筑不被破坏,我们只要从自己做起,保护环境,还沙滩一片银白色,沙蟹们就一定能生活的更好。

  【参考资料】

  1. 百度百科——招潮蟹(http://baike.baidu.com/view/47979.htm?fr=ala0_1_1)
  2. 图片取自
  • http://www.hudong.com/versionview/pGVpWQV,lY,dglaYAgfUlFEWA
  • http://www.xie66.com/daquan/20090221/154.html
  • http://hi.baidu.com/tnjysg2007/blog/item/f25ae42a43cefc2ad52af126.html