水母

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TUhjnbcbe - 2021/9/12 0:27:00
自然界中有很多令人惊讶的事情。蚂蚁可以举起超过自身重量数百倍的物体,蜜蜂可以建造起令建筑师惊讶的蜂巢;而这一次科学家们发现:身体羸弱的水母具有高超的游泳技能。海月水母

李倦辉、水母小厦水母虽然游得慢,但是它们游得省劲啊生活在辽阔的大海里,游泳是一项重要的技能。海洋里有许多游泳健将,比如旗鱼游泳时速可达千米以上,相当于飞人博尔特百米赛跑时3倍的速度;飞鱼和蝠鲼也有着了不得的本领,它们利用其强壮的肌肉,甚至可以跃出水面。与肌肉发达的鱼类游泳健将相比,海月水母则像一个在大洋里的塑料袋,“弱小,可怜,又无助”。它们一生随波逐流,每小时只能移动几百米,与身边那些充满力量的鱼类朋友相比,水母游得真是太慢了。蝠鲼:我要和太阳肩并肩

giphy然而,令人惊讶的是,海洋生物学家BradGemmell发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究报告表明,身体羸弱的水母在游泳时有一种独特的能量回收机制,能将游动时所消耗的部分能量回收利用,以产生二次推力推动自己前进。通过这种方式,海月水母在每次游动间隔期,都可以在不消耗能量的情况下,继续在水中前进。正在游动的海月水母

YouTube水母游得省不省劲,这是怎样知道的?为了研究水母这种独特的能量回收机制,Gemmell和斯坦福大学的工程师JohnDabiri将海月水母放入一个容器中。这个容器中不仅装满了海水,还有无数细小的中空玻璃珠漂浮于其中。水母带动水中玻璃珠时,高速摄像机会记录下一切

MBLWoodsHole这些玻璃珠直径只有10微米,当激光照射到这些玻璃珠时,高速摄像机以每秒0帧的速度记录下这些玻璃珠的运动,以此来获得水母运动时周围的水流速度和压力,构建水母运动时的流体结构。通过记录玻璃珠的运动,来构建水母周围的流体结构

MBLWoodsHol结果证明,当海月水母收缩伞体时,会在其伞体边缘附近产生一对环形水涡旋。而随着水母伞体的放松,第二对“小漩涡”也随之在伞体边缘产生,并旋转得更快。水母的游动带动了水流,而被引导的两个水流“小漩涡”相互配合,在水母口部形成了一个高压区域,进而给水母提供第二次推进力。通过这些“小旋风”式的水涡旋,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。水母游动产生的水旋涡使它得到了额外的推力/MBLWoodsHole水母游泳这么省劲,对我们有何启示?水母这种独特的游泳技巧启发了JohnDabiri和他的同事,他们为此研究了数年时间,希望通过借鉴水母的游泳方式,改进潜艇和船舶的设计结构,并开发出更具效率的海洋研究机器。这些机器可以在没有能源供给以及人工维护的情况下工作更长时间,收集更多数据,比如长期漂浮在海面上工作的的浮标或潜入深海的自动潜水器。Gemmell也因为对水母游泳的研究获得了美国海*的资助,后者希望根据这个现象设计出更优秀的舰艇。这听起来是不是很诱人?很可惜的是,这种“事半功倍”的运动方式只适用于低速情况和相对较小的体型。海月水母的游泳方式虽然有效,但是它们在速度和机动性上无法与鱼类匹敌。被鱼“绑架”的水母

来源见水印

没游够?来了老弟!

源见水印

(本文已在《科普时报》“海洋大观”专栏发表)

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