互动科普

许多生活在夏威夷的宽吻豚都能作出漂亮稳定的气环和螺旋线。

在夏威夷瓦胡岛马卡普海滩高高的悬崖峭壁下面，有座研究海豚的独特实验室。非盈利保护组织Earthtrust和夏威夷海洋生物公园合作主持海豚项目，利用水下计算机触摸屏(Computer touch screen)对海豚的自我意识及智力开发等方面进行广泛研究。该实验室的科学家没用食物作诱饵，因而观察到的行为都是海豚自身意志的表现。

研究中，我们看到了一种最迷人的活动.但并未涉及到任何人类高技术玩具。相反，海豚用自己的鳍旋动水。并向由此产生的旋祸吹气泡.随后就形成了气环和螺旋线，海豚就是这样创造了新奇的自我娱乐方式。并且，隐藏于气环背后的物理原理也被证明是极为有趣的。几乎没有人怀疑海豚是高智力动物，而这些观察结果正好显示它们多么富有想象力。

作为空气呼吸者，海豚在水下呼气时，就会吹出气泡。海豚行为学家发现，海豚兴奋、受惊或好奇时，有时就会从鼻孔排气，形成各种大气泡，这些气泡很快升到表面。海豚发声时偶尔也放出一连申小气泡，气泡可将其他因素加到声音信号上去，这可通过观测或声纳进行探测。

海豚还会因为特别的原因而作出更奇异的气泡类型。近年来，世界上几处大型水族馆的研究人员报告，多种海洋哺乳动物能吹出光滑的稳定的气环.并能在水中保持几秒钟。与我们看到的螺旋线一样，.由于形成这种环需要复杂的技术和实践；因而，很明显这些气泡并不是紧急情况的自动反应，也不是交流的必要组成部分。德国Duisburg动物园的Volfgang Gewalt发现，未经训练的亚马孙河豚(Inia geoffrensis)能以不寻常的娱乐方式产生气泡。这些河豚从口中吹出气泡并形成气泡项圈.随后它们就钻过或咬这些气泡项圈。

此外，加利福尼亚Vallejo非洲一美国海洋世界的Diana. Reiss和Jan Ostman - lind指出，水族馆中的宽吻豚口(Tursiops truncatus) 以与我们看到相似的环进行嬉戏。加州大学圣克鲁兹分校的KennethS. Norris描述到：温哥华水族馆中的白鲸(Delphinapters leucas)从鼻孔中排出气泡，然后把它们吸进日中，以资嬉戏。有人甚至在自然状态下看到过气环现象。行为生物学家Karen Pryor观察到太平洋雄性斑点豚(Stenella attenuata)在群体交往中吹气环；佛罗里达大西洋大学的Denise Herring发现自由区域大西洋斑点豚(Stenea frontalis)也有类似的表现。海洋哺乳动物摄影师Flip Nicklin看到，生活在加拿大巴芬湾兰开斯特海峡的白鲸上下颌不停相碰时，就会释放出气环，这或许是一种进攻表示。

夏威夷环文化

过去5年里.我们在夏威夷海洋生物公园研究了17头宽吻豚；其中，年龄为1.5--30岁的9头发出过气环。根据我们在其他大型水族馆的观察及对各地同行的咨询，我们相信，吹环现象在夏威夷海洋生物公园比在其他大型水族馆更普遍；这里的海豚似乎创造了一种“环文化”，新进海豚在专家海豚的示范下学习造环。从某种意义上讲，它们把造环当作传统往下传递。

作环是一种悠闲的娱乐，因而海豚仅仅是想作而作，而不是被迫或为了食物奖赏。此外，海豚作环似乎与进食、性活动等功能行为也不相关。由于海豚作环不可预见，因而我们记录这种现象有些困难。但是，长时问以来我们还是利用照相机和录像机捕捉到了海豚作环的大部分情节(其他照片可见万维网地址http://Iearthtrust.org; 录像片可见（http://www.siam.com/).不幸的是，两种媒体对海豚来说都不准确。但是，记录在案的图像确实也揭示了气环物理性质方面的重要信息。

根据我们的观察，海豚运用三种基本技术作环。用最简单的方法（人类潜水员也用）时，海豚从鼻孔排出气泡；随后气泡变成气环，当气环升到水面时，气环的半径增大而粗度变小。我们注意到，其中成年公豚Kaiko’o能连续排出两个环，然后将它们合成一个大环。

这类气环的物理特相性对直观：由于气导包上下的水压差异，任何直径大于2厘米的球形气泡很快就会变成环形。水压随水深而增大，因而，气泡下部承受的压力就大于上部承受的压力。来自下部的压力克服了球体的表面张力，在其中心击开一个孔，从而形成一个轮胎形状。

当水涌入这个孔时，旋祸就在气泡周围形成了。任何旋涡环都沿着水流进入环中心的同一方向运动；就这种简单的气环而言，旋涡环与空气的自然浮力共同作用，将气泡推向水面。尽管形成充气气环的过程相当简单，但不经过多次实践，海豚就不能吹出稳定的气环；这表明水的粘度、从鼻孔中排气的方式等都是必需考虑的因素。

利用更精妙的方法，海豚可制作出在水中作水平移动甚至向下移动的环。例如，海豚侧身迅速向前游动，这样，正常情况下呈水平状态的叶突(即尾鳍)就呈垂直状态。海豚使劲一侧摆动尾鳍，就产生了很小的环状涡流，涡流水平移动并缓缓下沉。迅速转身后，海豚发现了涡流，并从鼻孔向它吹气泡。(海豚常常在放气前发出串串可听见的咔嗒咔嗒声，这表明可用声纳来确定很小的涡流的位置范围。)在涡流内，旋涡中心或“眼”处的压力最低；当海豚向涡流呼气时，空气向压力最低的区域运动，并沿环状涡流中心逸出。

形成的环直径可达130厘米(2英尺)，1厘米多粗，并在水中作水平移动。环的运动再一次反映了通过中心的水流的方向；就海豚用尾鳍作涡流而言，流动方向是水平的，有时甚至是向下运动的。侧身游动时，海豚能利用吻突或颌从大环上分离出小环，并控制它在水中移动的方向。

用尾鳍作涡流并在其中形成气泡，海豚可采用多种方式完成上述行为。成年母豚Lak a常常头朝下尾朝上在水中进行垂直定位。然后，Laka向下摆动尾鳍，就卷起了涡流。它不但利用来自鼻孔的气，而且利用来自嘴中的气填充涡流。偶尔，Laka还猛然向下摆动尾鳍从水面上吸气。此外，我们还看到，Laka从口中吹出气泡让它们沿着自己的身体运动，当些气泡到达尾鳍时，它就将它们弄成一个环。它甚至能通过向环吹更多的空气使它增大。

气泡试验

第三类充气涡流方式大大显示了海豚的试验能力。好几次，我们看到青年母豚Tinkerbell一一Laka的女儿利用我们所见过的最复杂的技术作成了一条长长的气螺旋线。毫无疑问，这些更为复杂的结构来自经过反复试验得来的极为精妙的方法。Tinkerbell展现了两种大不一样的螺旋线制作方法。一种方法是：Tinkerbell在沿实验箱壁作曲线游动时，放出一连串小气泡；然后，它快速转身，当它背上的背鳍碰到气泡时，背鳍形成的涡流将气泡合在一起，并将它们串成一条长3一5米(10-15英尺)的螺旋线(见图5) 我们还看到，Tinkerbell以略呈曲线的路径游过实验箱时，在它身后留下一个很小的背鳍涡流。然后，它循着原路游动，并向涡流吹去一连串气，在它面前产生出一条长长的螺旋线。

再一次指出，因为涡流中心压力最低，一旦气泡进入涡流内，它们就向中心移动，融合成为一条长螺旋线管，通常，气管在水中是不稳定的，会分裂为更小的气泡。而海豚所作的环和螺旋线却是漂亮光滑的；其原因是，祸流内部的压力差(中心低，边缘大)实际上通过扶平能破坏较大气泡的波纹而稳定了气管。

除Tinkerbell之外，尽管我们没有看到任何别的海豚作螺旋线。但是当某些海豚在能作环的同伴的示范下学习这种技巧时，作环实践就在海豚群体中传播开来了，我们有机会看到一头青年海豚的作环技术在两个月内发生改进的情景：从不稳定、粗糙、迅速破灭，到稳定、悦目、并能在水中保持数秒钟。较老的海豚也需时日来获得这种技能。成年雄性豚 Keola与不会作环的海豚在研究箱中生活了两年，其间我们发现它没作过任何环。但当比它年轻、会吹环的同胞Kaiko'o进人同一研究箱之后，每当Kaiko'o吹环时，Keola就长时间地观察，几个月后，Keola自己开始作环了，而质量也慢慢改进。

我们还看到，其它海豚也专心注视同池伙伴作环；这表明，这种示范激起了海豚的兴趣，或者说给它们提供了学习的机会。有几次，我们看到Keola和Kaiko'o两兄弟并排躺在实验箱底，反复或相隔极短的时间互相吹大的轮胎状环，我们还看到一头母豚紧紧游在另一头在吹环的母豚的后面，并吹出一连串它所看到的那种小气泡。

海豚还把人吸引进它们的游戏之中，一天，在专心作环时，Tinker-be1l反复吹同样的环，然后来到实验室窗口(这里我们中的Psarakos在录像)，好象要参加到录像活动中来。一次，我们向海豚面前的实验室窗口吹肥皂泡，几分钟后，一头海豚参加进来了，它也在实验室窗口附近吹简单的上升的轮胎状环，真正令人惊奇的是，海豚游离窗口时，作出了几个尾鳍涡流环，这与我们每次在窗口吹的肥皂泡极不相同。

我们在夏威夷海洋生物公园对宽吻豚的研究还在继续，意在希望更好地了解它们的行为。作为唯一显示了强烈自我意识的非灵长类动物，这些海豚通过它们的实验和游戏，有可能使我们借得智力的本质。但是，每当想到海豚卓越的能力时，我们总是被这样的情形所困挠：许多文化包括我们自己在内，都认为海豚是可以用来消费的，海豚还依旧是金枪鱼网的目标，还在被广阔的流网和刺网所捕获，还在被当作鲸肉制成雄头，还在被当作授饵射杀。还在被作为游戏对象描捉.Earthtrust及其主持者意在提出这些问题；但是，我们想信，只有人们的行为发生根本转变，才能取得永久的成效。我们热切希望通过拓展海豚意识的新视野，能够说服人们停止肆意虐杀这些迷人的精灵。