在海洋里生活,最重要的技能之一就是游泳。三文鱼就是海洋中的游泳健将,它游泳时就像一条迅猛的鱼雷。利用其强壮的肌肉,三文鱼有时甚至可以跃出水面。

与肌肉健壮的三文鱼相比,海月水母则像是一个在大洋里随波漂流的塑料袋,“弱小,可怜,又无助”。但令人惊讶的是,最近的一项研究表明, 身体羸弱的水母,其运动效率超过了肌肉发达三文鱼。甚至相比于其他任何一种游泳动物,水母都能耗费更少的能量,游动更远的距离。

这其中的秘密就隐藏在它脆弱而又透明的身体里。相比于其他的游泳动物,海月水母Q弹的身体可以让它在耗费更少能量的情况下,游出更远的距离。

在《美国国家科学院学报》发表的一项研究报告上,马萨诸塞州的海洋生物研究学者Brad Gemmell表示:海月水母有一种独特的游泳方式,能将游动时所消耗的部分能量回收利用。通过这种方式,海月水母在每次游动间隔中,都可以在不消耗能量的情况下,继续在水中前进。

水母主要通过什么方式进行运动(水母是最高效的游泳运动员)(1)

当水母游动时,它产生的旋转水涡使它得到了额外的推力。图片来源:Brad Gemmell

为了研究海月水母这种独特的游泳方式,Gemmell使用氯化镁试剂来麻痹海月水母,不让海月水母自己游动。然后使用机械推杆向前推动它们,以此分析它们周边的水流。

海月水母通过收缩伞体的方式进行游动。而当海月水母收缩伞体时, 在其伞体边缘处会产生两个环形水涡旋,看起来就像是两个“甜甜圈”。而随着水母伞体的放松, 第二个“甜甜圈”会在伞体边缘旋转得更快,并引导水流, 在水母口部形成了一个高压区域 (下图橙红色区域),进而给水母提供第二次推进力。通过这些“甜甜圈”式的涡旋,海月水母可以不断地往自己的伞体中间引入水流,推动自己前进。

水母主要通过什么方式进行运动(水母是最高效的游泳运动员)(2)

海月水母口部和口腕处形成了一个压力较高的区域(红橙色区域)。来源:Brad Gemmell

并且,海月水母弹性十足的伞体可以自动放松, 这就意味着第二次推进过程不需要任何额外的能量。海月水母就通过这种方式,在不消耗能量的情况下,将游动距离增加了80%。

这听起来是不是很诱人?很可惜的是这种“事半功倍”的运动方式只在低速和相对较小的体型下适用。就好比虽然葡萄糖能够最高效的提供能量,但人类也不能一辈子只吃葡萄糖啊,会蛀牙的。

不过, 海月水母这种高效的游泳技巧,可以应用在远洋机器的设计中,比如长期漂浮在海面上的浮标或潜入海底深处的水下潜水器。Gemmell表示:通过借鉴海月水母的游泳方式,可以在没有额外能量或维护的情况下,将这些机器部署更长的时间。而这可能会在海洋监测方面,带来一场革命。

谁能知道,这群“爱跑”的水母能“跑”出什么样的未来呢?


参考:Nature--<Why a jellyfish is the ocean's most efficient swimmer>

编写撰稿:张殊菱、尼紫泰 @宏杰乱弹琴

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