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水母是最高效的遊泳運動員,這是真的嗎?

在海洋裡生活,最重要的技能之一就是遊泳。三文魚就是海洋中的遊泳健将,它遊泳時就像一條迅猛的魚雷。利用其強壯的肌肉,三文魚有時甚至可以躍出水面。

與肌肉健壯的三文魚相比,海月水母則像是一個在大洋裡随波漂流的塑膠袋,“弱小,可憐,又無助”。但令人驚訝的是,最近的一項研究表明, 身體羸弱的水母,其運動效率超過了肌肉發達三文魚。甚至相比于其他任何一種遊泳動物,水母都能耗費更少的能量,遊動更遠的距離。

這其中的秘密就隐藏在它脆弱而又透明的身體裡。相比于其他的遊泳動物,海月水母q彈的身體可以讓它在耗費更少能量的情況下,遊出更遠的距離。

在《美國國家科學院學報》發表的一項研究報告上,馬薩諸塞州的海洋生物研究學者brad gemmell表示:海月水母有一種獨特的遊泳方式,能将遊動時所消耗的部分能量回收利用。通過這種方式,海月水母在每次遊動間隔中,都可以在不消耗能量的情況下,繼續在水中前進。

水母是最高效的遊泳運動員,這是真的嗎?

當水母遊動時,它産生的旋轉水渦使它得到了額外的推力。圖檔來源:brad gemmell

為了研究海月水母這種獨特的遊泳方式,gemmell使用氯化鎂試劑來麻痹海月水母,不讓海月水母自己遊動。然後使用機械推杆向前推動它們,以此分析它們周邊的水流。

海月水母通過收縮傘體的方式進行遊動。而當海月水母收縮傘體時, 在其傘體邊緣處會産生兩個環形水渦旋,看起來就像是兩個“甜甜圈”。而随着水母傘體的放松, 第二個“甜甜圈”會在傘體邊緣旋轉得更快,并引導水流, 在水母口部形成了一個高壓區域 (下圖橙紅色區域),進而給水母提供第二次推進力。通過這些“甜甜圈”式的渦旋,海月水母可以不斷地往自己的傘體中間引入水流,推動自己前進。

水母是最高效的遊泳運動員,這是真的嗎?

海月水母口部和口腕處形成了一個壓力較高的區域(紅橙色區域)。來源:brad gemmell

并且,海月水母彈性十足的傘體可以自動放松, 這就意味着第二次推進過程不需要任何額外的能量。海月水母就通過這種方式,在不消耗能量的情況下,将遊動距離增加了80%。

這聽起來是不是很誘人?很可惜的是這種“事半功倍”的運動方式隻在低速和相對較小的體型下适用。就好比雖然葡萄糖能夠最高效的提供能量,但人類也不能一輩子隻吃葡萄糖啊,會蛀牙的。

不過, 海月水母這種高效的遊泳技巧,可以應用在遠洋機器的設計中,比如長期漂浮在海面上的浮标或潛入海底深處的水下潛水器。gemmell表示:通過借鑒海月水母的遊泳方式,可以在沒有額外能量或維護的情況下,将這些機器部署更長的時間。而這可能會在海洋監測方面,帶來一場革命。

誰能知道,這群“愛跑”的水母能“跑”出什麼樣的未來呢?

參考:nature--<why a jellyfish is the ocean's most efficient swimmer>

編寫撰稿:張殊菱、尼紫泰 @宏傑亂彈琴

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