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海洋生物中的数学天才——鲨鱼

best-try-1  发布于:2014/9/19  阅读量:1107  来源:Discovery

新的研究发现,鲨鱼在行为上表现得就像伟大的数学家一样,尽管这可能是因为它更加敏感而不是真正的“聪明”。


鲨鱼及其他一些海洋食肉动物、微生物和动物所具备的类似数学家的行为被称为Lévy flight. 它是一种看起来很复杂的随机游走,在短距离的跳跃移动中夹杂着偶尔较长距离的移动。


英国洛桑研究所的Andy Reynolds告诉《Discovery》新闻组:“Lévy flight起源于上世纪上半叶的纯数学理论背景,是以法国数学家Paul Lévy命名的。鲨鱼和其他一些海洋食肉动物利用Lévy flight来寻找它们的猎物。”


他解释到,鲨鱼这种有技术含量的游动有利于它们寻找随机分布的猎物,因为这使得它们在没有认知地图辅助和缺乏精确导航能力的条件下,能够减少“过度尝试”。


在最新发表在《Proceedings of the Royal Society A》上的文章中,Reynolds通过一个简单的提问来开头,即鲨鱼是怎样利用Lévy flight的?正如他所说:“事实上鲨鱼不是数学家。”


他探讨了鲨鱼利用周围环境中线索的可能性,比如环绕着它们的湍流。


他说:“这好像是合理的。因为湍流是很复杂的——在旋转的里面不断旋转,就像达芬奇的画作一样——里面蕴含着潜在的必然线索。”


利用数学界的湍流理论,他展示了Lévy flight运动过程。如果捕食者在遭遇较强湍流物时想要改变行走方向,就会自然地进行Lévy flight运动。


接下来Reynolds运用计算机模拟鲨鱼在湍流中的运动方式,发现理论上的预期结果与实际计算结果是非常相符的。


他说,鲨鱼能够运用Lévy flights进行最佳觅食,但它们并不需要进化出复杂的神经系统和生理功能来调控这种运动。在他们想远离强湍流物时,Lévy flights就会自动产生。


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