@ 2015.11.06 , 08:00

无厘头研究:像水母一样游泳

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在很长一段时间内,科学家们都认为,为了跑步、游泳或者飞行,动物以及人类都需要运用地面压力或者周围的水和空气来让他们向前运动。但是一项在《周二》上发表的研究表明,水母和七鳃鳗(一种蛇状无颌鱼,也被称作八目鳗)会在自己面前创造一个低压区域将自己向前推,而不是我们认为的向后划水。

这项研究的参与者,斯坦福大学的约翰·大玻璃(划掉)达波利说道,“水母在身体前端创造低压来运动,这和我们以前的理解有些偏差,我们曾认为水母游泳的机制是‘伞底’的运动使他们前进。通过第一次测量游泳的动物运动时周围的水压,我们发现了它们高效运动的机制和我们传统理解的差异。”这项发现在《自然交流》(《自然》的子刊)上发表,为以后设计更多高效的潜艇做了些准备。

达波利说道,目前,生物力学和工程学领域已经在高压推进技术上研究了很久,而低压技术却很少有人问津。“如果这项在动物身上发现的吸水的机理可以在交通工具上运用,那么它一定能节省相当客观的能源。”他说。

关于高压,它由液体分子被推到一起产生,比如说七鳃鳗将自己的身体向某个方向扔出去,或者说人游泳时的手部运动都是利用了高压原理。而低压就不一样了,它可以由各种不同的方法生成。达波利说,最常见的就是身体的旋转创造的漩涡,这时,漩涡中心就产生了低压场。比起可选的高压技术,低压技术不需要那么多的能量来产生推进力,他补充道。

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游泳中的七鳃鳗

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和它身体周边复杂的水流

工程师达波利和一些生物学家一起研究了水母和七鳃鳗的游动。他们在这些动物游泳的地方洒满了小玻璃珠,让周围液体的运动更为直观。他们还用了计算机的压力测量仪和高速数码图像来纪录鱼周围水的“流动场”。他们发现,低压水域产生的压力主导了鱼周围力的平衡。这个发现可以改变一些关于动物进化的基础假设,达波利说。“我们都知道,动物的运动能力决定物种适应力,也就是生存能力。”

“在我们开展这项工作之前,我一直认为……高压是高效运动的必要条件。”其实这是一个理想的适应性进化。然而现在的证据表明,动物可能进化出了低压游动能力。 而水母和七鳃鳗的低压运动方式有所有动物当中最有效的。

本文译自 theguardian,由译者 沸石 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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