出品：科普中國
製作：蘇澄宇
監製：中國科學院計算機網路資訊中心
（注：文中拉丁文應為斜體）
這是一種長滿牙齒的魚，它的名字叫羊頭鯛(Archosargus probatocephalus)。
圖片來源：Wikipedia
剛發現它的人覺得這魚的牙長得像羊的牙，所以給它名字裡帶了羊頭（sheephead）。除了羊頭鯛，它還有一個名字——囚魚，因為它那一身黑白相間的“外衣”有一種囚服的質感。
圖片來源：britannica.com
擁有“一口好牙”的羊頭鯛
羊頭鯛的眼睛炯炯有神，外形“凶神惡煞”，如果它和鯊魚那樣，滿嘴尖牙，倒也不顯得奇怪了，可它偏偏長了一排大大的門牙，以及用來咀嚼的臼齒。與其說像羊，不如說它更像是長了一口人類的“大白牙”。一張嘴，像人類要說話一樣，畫面相當“鬼畜”。
看著它如同人類露齒大笑一般的樣子，真有點慎得慌，有一種弗蘭肯斯坦縫合怪的即視感。
2021年9月下旬，一位垂釣者釣到了4公斤左右重的羊頭魚。當他把羊頭鯛張大嘴巴、漏出牙齒的“大頭照”發到網上的時候，網友評論：
“我覺得爺爺丟了假牙，這條魚撿到了。”
“看來幫它看牙的牙醫技術不咋樣。”
圖片來源： Jennette's Pier/ Facebook
如圖所示，一條成年的羊頭鯛不僅會有類似人類的“大板牙”，上顎還長有三排臼齒，下顎長有兩排臼齒。
圖片來源：文獻1
把羊頭鯛當做隨身攜帶的開殼器，可行嗎？
長了一口好牙，當然吃嘛嘛香。
從殼沒那麼硬的蝦子，到殼堅硬無比的牡蠣、螃蟹、藤壺和蛤蜊，都是羊頭鯛的獵食物件。破殼、吃肉，所向披靡，換作是你想直接咬開一隻硬邦邦的蛤蜊，恐怕牙齒都得崩掉。羊頭鯛這一口好牙果然沒白長。
那問題來了，羊頭鯛的牙這麼厲害，能開啟核桃殼嗎？
首先，我們得知道羊頭鯛的咬合力有多大。有科學家從佛羅里達州坦帕灣口捕撈了190條羊頭鯛，從未成年的小魚到成年的大魚都有，然後測試了它們的咬合力。
為了更貼近自然環境下捕獵的場景，科學家還買了一些貽貝和牡蠣來給羊頭鯛做咬合實驗。
剛開始，科學家根據不同羊頭鯛的解剖學結構，測算它們的咬合的槓桿距離、肌肉質量和肌肉密度，計算出了咬合力。
結果是顯然的——個頭越大的羊頭鯛咬合力越大。從下面這張表的曲線就可以看出來，魚的個頭越大，咬合的槓桿距離越長，咬合力則越大，這是簡單的槓桿原理。
隨著魚個頭越大，咬合的槓桿力臂越長，門牙和臼齒的咬合力都在逐步增加（圖片來源：文獻1）
可以看到，成體的臼齒咬合力最高可以達到400N以上，而門牙的最高咬合力可以達到250N左右。如果羊頭鯛用這種力度咬你的話，會有多痛呢？
假設一個小女孩重40kg，400N大概就相當於一個小女孩用腳尖踩在你身上的感覺，而250N相當於一臺老式腳踏車，前輪不著地，立著放，用後輪的一個接觸點壓著你身上的感覺。有一說一，還是挺疼的。
如果把羊頭鯛的成長分為5個階段，那麼第一個階段，羊頭鯛剛出生沒多久的時候，咬合力還沒有這麼大，就只能吃些蠕蟲和小蝦了；
第二個階段，羊頭鯛可以吃些小螃蟹；
第三個階段，就可以吃甲殼直徑在一釐米左右的石蟹了；
第四個階段，可以捕捉甲殼直徑為兩釐米的石蟹；
第五個階段，硬殼的牡蠣和蛤蜊這些吃起來“嘎嘣脆”的美味佳餚，都進了它的選單。
後來，科學家直接拿羊頭鯛做咬合測試。咬合槓桿為170毫米長的羊頭鯛，最大實際咬合力約65N，咬合槓桿172毫米長的，則達到74N的最大實際咬合力，咬合槓桿315毫米長的羊頭鯛最多達到約196N。
圖片來源：文獻1
知道了羊頭鯛的咬合力，還得知道弄碎一顆核桃需要多大的力。
有科學家在2008年做了一個跟壓裂核桃外殼有關的研究，做這個研究的目的是為了更好地開發核桃外殼壓裂機。
對於破核桃殼能否成功而言，影響的因素有好幾個，比如殼的厚度，核桃的水分佔比，對核桃施加力的方向等。
給核桃施加力的方向，z為稜處 （圖片來源：文獻2）
他發現，對幾何平均直徑在3釐米左右，正常厚度，含水量20%的核桃來說，最好破殼的位置在於在核桃的邊處，也就是我們吃核桃時能觀察到的有條“稜”的地方。在這裡，用400N左右的力就可以把殼壓破。
圖片來源：文獻2
另外一個核桃破殼的研究是在2004年。它的結果是，如果從核桃稜處敲開它，需要大約377N的力。
根據這兩個研究，可以大致推測，對於一個正常的核桃來說，從稜處捏碎它，需要幾百牛的力。
當然，這些研究只是針對破殼機器而言的。機器施加的力都被施加在很小很小的面積上，如果施加力的面積過大，壓強過小，研究中施加的力就不夠了。
就拿手捏雞蛋來說，如果你是手完全握住一個雞蛋，哪怕是脆皮的雞蛋，不管你用多大的力都很難捏爆它。
這麼看下來，30釐米的成體羊頭鯛最大的實際咬合力並不能把核桃咬碎，哪怕是從最脆弱的稜下手，都不行。
成體羊頭鯛至少還需要多一倍的力，才有可能勉強幹碎一顆核桃，咱們把它當成開核桃工具的小夢想，怕是要破碎嘍。
但如果你找到一條足夠大的羊頭鯛，理論上是可以達到400N以上的咬合力的，有可能充當“行走的開殼器”的。
身形較大的羊頭鯛 （圖片來源：YouTube）
這些都是理論上的討論。實際上，如果你真找了一條近半米長的羊頭鯛，養在魚缸裡，沒事就用來幫你破核桃，你還得考慮很多情況呢。
比如，你能否養得活足夠的羊頭鯛來給你“幫忙”？
在前面那個測試羊頭鯛的研究中，科學家只拿了3條魚做測試，並不是“捨不得實驗經費”，只買三條魚，而是養的很多羊頭鯛都死了，能拿來測試的只有3條而已。
而就算你把羊頭鯛養活了，它願不願給你開核桃也是個問題……開了殼，還得想辦法從它嘴裡掏出核桃仁，避免它把核桃仁給吞下去吃了。假設前面這些你都搞定了，你已經幸運地從魚嘴裡掏出了核桃仁，那麼，你還得習慣吃有一股魚腥味的核桃仁……
反正我是不敢想象這東西有多美味，yue。
參考文獻：
- 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.
- Sharifian F, Derafshi M H. Mechanical behavior of walnut under cracking conditions[J]. Journal of Applied Sciences, 2008, 8(5): 886-890.
- M. A. Koyuncu, K. Ekinci, and E. Savran. “Cracking Characteristics of Walnut.” Biosystems Engineering 87.3 (March 2004): 305–311.
