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南极磷虾（krill）是地球上生物量最大的群体。澳大利亚塔隆加自然保护协会的行为生物学家艾丽西亚·伯恩斯（Alicia Burns）指出：“你甚至能从太空看到它们。”磷虾群对于食物链，以及南大洋深处的二氧化碳循环发挥着重要的作用。但人们对这些体形似小虾的生物是如何形成并维持如此庞大的群体的却知之甚少。伯恩斯和同事表示，这种甲壳类动物看似混乱的群体，其实受到了独特的、在数学上可预测的社会规则的控制。相关研究发表于《英国皇家学会会刊B》（Proceedings of the Royal Society B）。
为了观察磷虾的群集运动（swarming），研究人员与澳大利亚南极司位于塔斯马尼亚的水族馆合作。世界上只有两个能够养育磷虾的水族馆，这家水族馆是其中之一。在那里，研究人员从不同的角度拍摄磷虾，从而获取三维的追踪信息，然后经过统计，确定相邻磷虾之间运动模式上的关联。伯恩斯表示：“这种方法的创新之处在于数学与生物学的融合。”
英国南极调查局的生物海洋学家杰兰特·塔林（Geraint Tarling，未参与这项研究）也认为：“这是我们第一次从理论上预期磷虾的行为，发展到从‘观察’上明确它们的行为规则。”（“理论”与“观察”是两种科学方法。）
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群集运动可以帮助动物躲避捕食者，找到配偶和食物，并且更有效地行进。这项新研究表明，类似于许多群游性物种，磷虾在形成这些集群的过程中，也会根据前面磷虾的速度调整自己的速度——就像车流中的司机一样。但与其他物种不同的是，磷虾通常会根据与自己同一个竖直面上的同类改变方向，游向前面位于下方的同类，但远离前面位于上方的同类。加拿大圣弗朗西斯泽维尔大学研究蜂群的数学家瑞安·卢克曼（Ryan Lukeman，未参与这项研究）表示，这与在鱼类和鸟类身上看到的现象完全不同，对它们来说，“竖直方向上传递的信息往往很少。”
研究人员仍在探究其中的原因。塔林表示，磷虾眼睛的指向向上，而且当受到惊吓时，它们的身体下侧会发出生物荧光，这些特征可能有助于解释它们为什么在群游时专注竖直方向的同类。此外，磷虾的许多捕食者都是垂直攻击，因此它们可能是在互相观察，寻找危险来临时的信号。它们也可能是为了避开邻近磷虾划水所产生的漩涡，因为不同于鱼的游动方式，磷虾游动时会把水往下和往后推。
伯恩斯表示，下一个目标是利用悬挂在浮标上的“磷虾摄像机”，确认新发现的群游规则在野外的适用性。卢克曼说，有朝一日，科学家或许可以利用这些规则，模拟随时间推移而变化的海洋温度和洋流，会如何影响这些重要的甲壳类动物的集群能力。
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撰文：安德鲁•查普曼（Andrew Chapman）
翻译：黄晨
审校：王昱
引进来源：科学美国人
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