出品：科普中国
制作：苏澄宇
监制：中国科学院计算机网络信息中心
这是一种长满牙齿的鱼，它的名字叫羊头鲷(Archosargus probatocephalus)。
△图片来源：Wikipedia
刚发现它的人觉得这鱼的牙长得像羊的牙，所以给它名字里带了羊头（sheephead）。除了羊头鲷，它还有一个名字——囚鱼，因为它那一身黑白相间的“外衣”有一种囚服的质感。
△图片来源：britannica.com
拥有“一口好牙”的羊头鲷
羊头鲷的眼睛炯炯有神，外形“凶神恶煞”，如果它和鲨鱼那样，满嘴尖牙，倒也不显得奇怪了，可它偏偏长了一排大大的门牙，以及用来咀嚼的臼齿。与其说像羊，不如说它更像是长了一口人类的“大白牙”。一张嘴，像人类要说话一样，画面相当“鬼畜”。
看着它如同人类露齿大笑一般的样子，真有点慎得慌，有一种弗兰肯斯坦缝合怪的即视感。
2021年9月下旬，一位垂钓者钓到了4公斤左右重的羊头鱼。当他把羊头鲷张大嘴巴、漏出牙齿的“大头照”发到网上的时候，网友评论：
“我觉得爷爷丢了假牙，这条鱼捡到了。”
“看来帮它看牙的牙医技术不咋样。”
△图片来源： Jennette's Pier/ Facebook
如图所示，一条成年的羊头鲷不仅会有类似人类的“大板牙”，上颚还长有三排臼齿，下颚长有两排臼齿。
△图片来源：文献1
把羊头鲷当做随身携带的开壳器，可行吗？
长了一口好牙，当然吃嘛嘛香。
从壳没那么硬的虾子，到壳坚硬无比的牡蛎、螃蟹、藤壶和蛤蜊，都是羊头鲷的猎食对象。破壳、吃肉，所向披靡，换作是你想直接咬开一只硬邦邦的蛤蜊，恐怕牙齿都得崩掉。羊头鲷这一口好牙果然没白长。
那问题来了，羊头鲷的牙这么厉害，能打开核桃壳吗？
首先，我们得知道羊头鲷的咬合力有多大。有科学家从佛罗里达州坦帕湾口捕捞了190条羊头鲷，从未成年的小鱼到成年的大鱼都有，然后测试了它们的咬合力。
为了更贴近自然环境下捕猎的场景，科学家还买了一些贻贝和牡蛎来给羊头鲷做咬合实验。
刚开始，科学家根据不同羊头鲷的解剖学结构，测算它们的咬合的杠杆距离、肌肉质量和肌肉密度，计算出了咬合力。
结果是显然的——个头越大的羊头鲷咬合力越大。从下面这张表的曲线就可以看出来，鱼的个头越大，咬合的杠杆距离越长，咬合力则越大，这是简单的杠杆原理。
△随着鱼个头越大，咬合的杠杆力臂越长，门牙和臼齿的咬合力都在逐步增加（图片来源：文献1）
可以看到，成体的臼齿咬合力最高可以达到400N以上，而门牙的最高咬合力可以达到250N左右。如果羊头鲷用这种力度咬你的话，会有多痛呢？
假设一个小女孩重40kg，400N大概就相当于一个小女孩用脚尖踩在你身上的感觉，而250N相当于一台老式自行车，前轮不着地，立着放，用后轮的一个接触点压着你身上的感觉。有一说一，还是挺疼的。
如果把羊头鲷的成长分为5个阶段，那么第一个阶段，羊头鲷刚出生没多久的时候，咬合力还没有这么大，就只能吃些蠕虫和小虾了；
第二个阶段，羊头鲷可以吃些小螃蟹；
第三个阶段，就可以吃甲壳直径在一厘米左右的石蟹了；
第四个阶段，可以捕捉甲壳直径为两厘米的石蟹；
第五个阶段，硬壳的牡蛎和蛤蜊这些吃起来“嘎嘣脆”的美味佳肴，都进了它的菜单。
后来，科学家直接拿羊头鲷做咬合测试。咬合杠杆为170毫米长的羊头鲷，最大实际咬合力约65N，咬合杠杆172毫米长的，则达到74N的最大实际咬合力，咬合杠杆315毫米长的羊头鲷最多达到约196N。
△图片来源：文献1
知道了羊头鲷的咬合力，还得知道弄碎一颗核桃需要多大的力。
有科学家在2008年做了一个跟压裂核桃外壳有关的研究，做这个研究的目的是为了更好地开发核桃外壳压裂机。
对于破核桃壳能否成功而言，影响的因素有好几个，比如壳的厚度，核桃的水分占比，对核桃施加力的方向等。
△给核桃施加力的方向，z为棱处 （图片来源：文献2）
他发现，对几何平均直径在3厘米左右，正常厚度，含水量20%的核桃来说，最好破壳的位置在于在核桃的边处，也就是我们吃核桃时能观察到的有条“棱”的地方。在这里，用400N左右的力就可以把壳压破。
△图片来源：文献2
另外一个核桃破壳的研究是在2004年。它的结果是，如果从核桃棱处敲开它，需要大约377N的力。
根据这两个研究，可以大致推测，对于一个正常的核桃来说，从棱处捏碎它，需要几百牛的力。
当然，这些研究只是针对破壳机器而言的。机器施加的力都被施加在很小很小的面积上，如果施加力的面积过大，压强过小，研究中施加的力就不够了。
就拿手捏鸡蛋来说，如果你是手完全握住一个鸡蛋，哪怕是脆皮的鸡蛋，不管你用多大的力都很难捏爆它。
这么看下来，30厘米的成体羊头鲷最大的实际咬合力并不能把核桃咬碎，哪怕是从最脆弱的棱下手，都不行。
成体羊头鲷至少还需要多一倍的力，才有可能勉强干碎一颗核桃，咱们把它当成开核桃工具的小梦想，怕是要破碎喽。
但如果你找到一条足够大的羊头鲷，理论上是可以达到400N以上的咬合力的，有可能充当“行走的开壳器”的。
△身形较大的羊头鲷 （图片来源：YouTube）
这些都是理论上的讨论。实际上，如果你真找了一条近半米长的羊头鲷，养在鱼缸里，没事就用来帮你破核桃，你还得考虑很多情况呢。
比如，你能否养得活足够的羊头鲷来给你“帮忙”？
在前面那个测试羊头鲷的研究中，科学家只拿了3条鱼做测试，并不是“舍不得实验经费”，只买三条鱼，而是养的很多羊头鲷都死了，能拿来测试的只有3条而已。
而就算你把羊头鲷养活了，它愿不愿给你开核桃也是个问题……开了壳，还得想办法从它嘴里掏出核桃仁，避免它把核桃仁给吞下去吃了。假设前面这些你都搞定了，你已经幸运地从鱼嘴里掏出了核桃仁，那么，你还得习惯吃有一股鱼腥味的核桃仁……
反正我是不敢想象这东西有多美味，yue。
参考文献：
1. Fernandez L P H, Motta P J. Trophic consequences of differential performance: ontogeny of oral jaw‐crushing performance in the sheepshead, Archosargus probatocephalus (Teleostei, Sparidae)[J]. Journal of Zoology, 1997, 243(4): 737-756.
2. Sharifian F, Derafshi M H. Mechanical behavior of walnut under cracking conditions[J]. Journal of Applied Sciences, 2008, 8(5): 886-890.
3. M. A. Koyuncu, K. Ekinci, and E. Savran. “Cracking Characteristics of Walnut.” Biosystems Engineering 87.3 (March 2004): 305–311.
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