好美的白沙滩啊，原来只是一堆便便而已 | 睡前科学故事

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你想过，美丽的沙滩是谁造的吗？

当你在美丽的热带沙滩上躺着晒屁股的时候，你很可能是躺在一片海洋生物拉出来的便便上面。

内陆和非热带地区的金色沙子主要是二氧化硅，黑沙大多是由火山岩侵蚀而成，但是白沙大多是来自生物，比如珊瑚、藻类和软体动物的外骨骼。

而这些雪白的砂粒，多是由鹦嘴鱼、海胆、刺尾鲷、海绵、双壳类、藤壶、石内藻、蓝藻等生物制造的。

在靠近热带的太平洋和印度洋地区，鹦嘴鱼的消化道是主要的沙子制造机。

▲ 鹦嘴鱼正在啃珊瑚

一些著名的度假景点，比如夏威夷、马尔代夫、澳洲大堡礁、加勒比海，还有红海的大部分沙滩就是由鹦嘴鱼的便便形成的。鹦嘴鱼用上下两颗巨大坚硬的门牙，把珊瑚咬下来吃掉。平均每天鹦嘴鱼要咬1万口珊瑚，然后喷出许许多多珊瑚变的沙子便便。

▲ 龅牙中的挖掘机——隆头鹦哥鱼

马尔代夫每年新形成的沙子中，85%都是鹦嘴鱼的功劳。在加勒比海地区，驼背绿鹦嘴鱼（C. gibbus）制造了97.6%的沙子。夏威夷的每只鹦嘴鱼一年可以平均拉出60-380千克的沙子便便，可以把一个成年人从脸盖到脚趾头。

▲ 鹦嘴鱼正在投射沙子烟雾弹

鹦嘴鱼要咬珊瑚的话，它们就是破坏珊瑚的敌人了咯？

看起来鹦嘴鱼好像在拆毁珊瑚，但其实它们是在帮珊瑚的忙。因为鹦嘴鱼的最爱并不是珊瑚本身，而是长在珊瑚上的藻类。这些藻类不清理掉的话，它们会长满珊瑚，剥夺珊瑚的阳光，最后把它们闷死。鹦嘴鱼虽然收取了不少的保护费，但其实也帮珊瑚了一个大忙，所以珊瑚能够容忍鹦嘴鱼这种磨人的挖掘机。

鹦嘴鱼上厕所不疼吗，它们为什么会拉出沙子便便？

疼不疼这个问题嘛，可以这样推测：大多数鹦嘴鱼排便并不困难，它们会边吃边拉，悠然自得，据此推断应该不会对生活造成太大影响。

▲ 鹦嘴鱼一般边吃边拉，走在人家后面都不知道自己吃了什么

只有少数鹦嘴鱼，比如驼背绿鹦嘴鱼（chlorurus gibbus）有统一的便便地点，一般是在一片珊瑚礁斜坡底部。几只驼背绿鹦嘴会在几天或几周内光顾这个背靠大山的茅厕。

▲ 永远震惊状的驼背绿鹦嘴鱼

这是不是因为，它们便便时要花很长的时间，所以聚在一起比较安全，或是它们喜欢在便便的时候互相鼓励以减轻痛苦，就没人知道了。

至于为什么鹦嘴鱼会拉出沙子嘛，沙子便便的本体是珊瑚，而珊瑚本身是不能被消化的。

▲ 这位黄色的可能有些便秘

不知道你吃过粉笔没有？蘸一点番茄酱的话，粉笔还是挺好吃的。虽然粉笔可以吃，不过劝大家还是少吃，因为粉笔吃下去会胀气。这是因为，粉笔的主要成分是碳酸钙，碳酸钙遇到胃酸以后会疯狂地冒泡，产生二氧化碳。

其实珊瑚的主要成分和粉笔是一样的，都是碳酸钙。如果鹦嘴鱼胃里也有胃酸，吃了珊瑚以后，它应该要找个地方坐下来打几个小时的嗝、放几升的屁才行，不然我们可能会在沙滩边捡到各种胀气的鹦嘴鱼。

但是如果我们注意观察就会发现，鹦嘴鱼并不会边吃边打嗝，更不会边吃边放屁，它们仅仅是边吃边优雅地挥洒均匀的白色便便而已。

这是咋回事？鹦嘴鱼为什么不按照常规操作吐泡泡呢？难道鹦嘴鱼的胃里没有胃酸吗？

并不是这样的。实际上，鹦嘴鱼不是没有胃酸，而是它们根本就没有胃。所以富含碳酸钙的珊瑚被吃下去以后，才不会在肚子里变成泡腾片。

它们在进食的时候，只是用咽喉这里的牙齿——咽颌（Pharyngeal jaws）把珊瑚粉碎了，然后直接传输给不含酸液的肠道，接着吸收像混凝土一样的珊瑚泥浆中的藻类营养物质而已。

▲ 鹦嘴鱼咽喉里的牙齿——咽颌

没有胃的鹦嘴鱼算是动物中的奇葩吗？

大多数脊椎动物都有胃。不过，在硬骨鱼（大多数鱼类都属于硬骨鱼）的约3万个物种中，大约有四分之一没有胃。比如我们常见的鲤鱼、河鲀（河鲀鼓起来的那个袋子并没有消化功能）、斑马鱼都没有胃。

▲ 在脊椎动物中，大多数有胃，但是一些却没有。

有胃的动物标加号，没有胃的动物标减号

这些鱼不仅没有胃，还缺少制造胃酸和胃消化酶（胃蛋白酶原）的基因。鹦嘴鱼的基因组还没有被研究过，不过可以推测，它们应该和其他失去了胃的鱼类相似，没有了制造胃酸和胃消化酶的基因。

为什么这些鱼类失去了胃呢？

有一种猜测是，和鹦嘴鱼类似，许多鱼类吃甲壳动物和珊瑚，而这些食物都含有非常多的碳酸钙。碳酸钙和胃酸结合就会噗噗冒泡。那些胃酸多的祖先可能在吃多了碳酸钙以后都爆炸死翘翘了，只有那些不反酸的鱼存活了下来，所以这些鱼类后来干脆连胃也放弃不长了。

至于爱吃甲壳动物，而且没有胃酸的河鲀，它们的祖先是不是曾经也有胃酸，而且吃多了碳酸钙以后解锁了胃胀气的技能，这就没人知道了。（点我查看，圆滚滚的河鲀一生只能生气7次是真的吗？）

▲ 音效：吨...吨...

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图片来源：The Nassau Guardian, Home - Bilder under vatten, NANZY PROM - WordPress.com, wikipedia, BBC, giphy

参考资料：

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Castro, Goncalves, Mazan, Tay, Venkatesh & Wilson. 2013. Proceedings of the Royal Society B. 

Morgan, Kyle M., and Paul S. Kench. "Parrotfish erosion underpins reef growth, sand talus development and island building in the Maldives." Sedimentary Geology 341 (2016): 50-57.

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Tucker, Maurice E., and V. Paul Wright. Carbonate sedimentology. John Wiley & Sons, 2009.