为速度而生的金枪鱼，不游则亡，是被物理现象限制的海洋游泳王者

“想活命就快游”，大千世界真是无奇不有。

' w$ H% X3 g! n" q: M

在海洋里欢快游泳的鱼群

% ~$ g0 z' I r7 W& o8 U

前有洞螈长眠2569天一动不动，现有金枪鱼睡觉时都得不停游泳。

# h0 b4 M% P- g) P! O

6 a, A0 [( ]$ t0 v: `0 _% b' e$ L

你们知道金枪鱼的游泳速度有多快吗？

: r1 W6 {2 u% O! r9 h: j x

: K+ E! ]8 ]: Z' ]6 T4 L1 [

如果是平时游泳的话，时速大概也就60千米-80千米，但是在遭遇鲨鱼追击的时候，其速度可以爆发到160千米/小时。

+ \7 k) D% ~: [+ t& H8 p

* c& R, k: E& m* A. J9 H

为什么金枪鱼可以游得如此之快？又为什么需要一刻不停地游泳？

( J& f W- e/ O: u' y# o

! b6 _% y# a9 |/ |2 o9 ~7 P7 [0 z

金枪鱼分类

' o+ H" [* q5 j9 m& O9 ]! c

金枪鱼如何靠游泳成为“无国界鱼”？它的身体构造还有什么特殊之处？

) ^ z0 o0 ]# ~1 S/ ]: M5 y' L

接下来我们就来了解一下，为速度而生的金枪鱼，是被物理现象限制的海洋游泳王者，为什么会不游则亡？

, g9 W. ^2 W7 j; A9 x" g5 a8 [) T9 h

1 w' X: d& R1 ]7 E

2 [8 A% h9 o$ D& n' X. G( }2 ?

游泳王者金枪鱼

我们观察一下金枪鱼的身体曲线，那完美的纺锤型，让它浑身像一个鱼雷。

# a8 J* x. W7 p

金枪鱼在快速游动的时候，会将鳍缩回凹槽中，而眼睛也会和头部的其他部位形成光滑的表面。

3 a1 ?" a; s X8 |0 ~' ~; n! [

, L5 a B/ p+ T" g m; z

深海里的游泳王者——金枪鱼

7 M# P; u0 s! l' K

0 C* o6 Q8 ^* @4 Q

甚至我们会发现，它的鱼鳞与大部分鱼类有所不同，更加小而圆滑。

8 f& A- R4 k" C# L; m4 g" Z

' V0 q; W' B3 y1 ]3 Z7 y8 n' m

而尾鳍也和大部分游泳快的鱼一样，属于新月型尾鳍。

" k% y6 m4 R& n7 v9 O

0 O6 {# a/ J5 l1 |, O6 j) d

4 B% l! a" o( q2 V& ]

这些特征都让金枪鱼能够在游泳的时候减少水的阻力，在很大程度上我们几乎可以说它的身体进化到了流体动力学改进的极限。

/ N+ K; ?$ g* [/ c* m

! C5 E }- C. V+ x

也就是说，如果不是受到物理现象的限制，这一海洋游泳王者还可以游得更快。

& a) H+ _1 L& k9 u. o

+ n3 H! Z9 o9 C- ]

金枪鱼始终在突破阻力的影响

2 g" _7 `& Y, |/ p

就拿阻力来说，所有在水下游动的鱼都必须在推力和阻力之间妥协。

! I. \6 @4 t" {$ ]6 h" n# Y* f

+ W) Y9 U0 B2 u- d& a8 y$ y3 W

而阻力的两个主要来源就是和身体的摩擦，以及形式或压力的阻力。

; R3 `% ]" w- K" b

0 [( A8 w$ A$ E$ e) U. k! W

但是它流线型的身型，以及遍布全身的小圆鳞，在游动的时候就减少了身体与水的摩擦。

* L3 `* q4 A- O$ V! C& R+ w0 j) ^

尾鳍是鱼游泳快的秘诀

% R- H6 G0 B2 N; |' w/ k

而它的尾鳍在游泳的时候起到了关键作用，在海洋中，大部分游泳速度很快的鱼，或海洋哺乳动物都拥有这样的新月型的尾鳍。

6 G/ y- y" {* _; ~ ^ c

+ z: F# S5 N8 `- d2 T

3 B6 }$ Y9 Z) E

金枪鱼：看什么看，我是游泳王者

% Z& y4 n6 c' @' p

( ^$ ?& Z4 W+ S4 W6 T

我们知道一条鱼的游泳需要左右摇摆它的尾鳍，它的每个动作都会提供推力和升力。

当鳍片左右移动的时候，就会推进侧面的压力增加，而尾鳍的压力就会降低。

& `+ m0 e& ^& a3 p" q4 L# H

1 G6 F9 |* \& _: t, p$ K7 |

; ^/ m, Y3 z4 h0 ]* g

这种现象会导致水在身体上进行横向运动，而这种横向运动就会破坏边界层，也就是靠近金枪鱼的水层，由此来减少阻力。

4 s+ [4 E5 e1 Z1 e& @! I

所以金枪鱼凭借完美的流线型身材，才能够拥有比其他鱼快的游泳速度。

J# ^1 m w- J5 t8 |1 v& H

) j; H/ X' r/ O5 R; e

金枪鱼群的完美流线型身材

9 d+ T& `- c; D+ g

: L2 N% M0 v4 P$ y+ p0 K# \

金枪鱼的速度受到限制

; h. U+ H8 l+ M3 P; Z4 ^9 Q1 H

但是当它需要进行短程冲刺的时候，此时鳍就会和它的身体侧面形成一定的角度，这时阻力就很难避免。

0 l7 M+ ?6 Z8 t1 s/ @

如果要达到很快的速度，光靠尾鳍是不够的，身体和尾鳍相连的尾柄区域也至关重要。

: |. o' g9 w K

这就是物理现象中的空化作用，速度越快的时候，因为压力的变化就会产生空化气泡。

, \* J, R% w$ @$ r

当这些空化气泡爆裂的时候，就会对尾鳍造成一定的伤害，这会使得尾柄逐渐变得狭窄，形成很多裂片。

被捕捞展示的金枪鱼

+ q6 Z8 Y/ }- m+ f: L

. ^- T6 d6 l) p$ r; G# g

金枪鱼的尾柄或附近都有很多小鳍，这些小鳍转移了水沿身体的横向流动，这在一定程度上可以限制另一个阻力来源。

7 h2 j, @( E: F- H9 ?

/ W( Z3 o6 S2 i) P3 `

甚至因为金枪鱼的尾鳍没有神经末梢，所以感受不到气泡，也就无法感知疼痛。

1 L4 V; j7 D f

但与此同时空气气泡形成的蒸汽膜，也在一定程度上使它的尾鳍不能拍出应有的效果，进而限制了速度。

. R/ d/ b5 r% f m4 |* {6 g

游到世界尽头都不停止

+ L. u& e5 m' ~4 H

" a3 l0 I' d. d v% A1 \

不过金枪鱼除了游泳速度很快之外，它还凭借超强的耐力，成为了鱼界的“马拉松选手”。

/ ]; T* w# w! H# q% j6 t

海中快速游动的金枪鱼

它的一生不会为那一片海洋停留，简直就是一个典型的环球旅行者。

h; \7 C# }5 X+ _( ?3 y

2 o% Q6 I2 {; X: u' O4 p. x1 h

短短几个月的时间，它就可以从大洋的一边游到另一边去。

0 `% ~) p3 v/ L* g4 }

( k. b) Y! R+ I% F0 V1 Z' Y

曾经就有人在日本近海，发现了一些金枪鱼，它们竟然来自美国加州，也就是说它们横跨了一个太平洋。

这数千公里的“跨洋环游”，也使得它们有了一个称号“没有国界的鱼”。

' S8 M3 r7 C" S- Z5 n. ~

+ h1 K1 P% u' `0 K& U

cheng

2 s# t* ]0 s4 j; ]& }. ]: p B0 } f/ y

我们前面提到了金枪鱼一生都在游泳，即便是睡觉都不会忘记摇动尾鳍。

强制通水的呼吸方式

- D) Z# ?- @6 y1 F% \7 m0 t" T; m

会造成这样的结果，其实与它们的呼吸方式有关。

, m& `/ r7 ? ]5 I+ r! j

鱼的呼吸方式有三种，第一种是口腔抽吸方式，也就是将水吸进嘴巴，然后靠鳃来获取氧气。

& ?1 n" A. a8 u$ _

第二种是固定通气孔的呼吸方式，一些喜欢蛰伏在沙子中的鱼，它们甚至能够用眼睛来吸水呼吸。

5 D2 _$ _! e3 J0 Z# b ]

- f0 s. k( o% F+ Y1 M$ ^) t

鱼的呼吸方式

3 l9 } @" U% @& U* p3 k o& w

第三种就是金枪鱼用到的强制通水的呼吸方式，它必须让鱼的嘴巴一直张开，使得水快速流进嘴巴后，通过鳃获取氧气。

- q0 @) u2 o1 a h# S+ |) p/ }% o

4 p; b! l5 y8 ]+ R

此种方式是很多游泳速度快的鱼都会的，并且它们可能只会这一种方式，因为这样才能获得足够多的氧气。

1 n& j$ [: B8 l4 ?+ \) m+ G

( h5 x) ~2 C& t; m" P

这种呼吸方式，也使得金枪鱼失去了很多鱼类那样可以抽动鳃的肌肉，我们可以发现金枪鱼鳃弓上的鳃丝已经全部钙化，使其鱼鳃表面积比普通近海硬骨鱼类高上30倍左右。

( B3 i! I4 Q/ d) A* B7 y

$ @1 b5 B0 ?1 C6 p

强制通水呼吸过程

1 ]! T8 o5 L, {- K' @/ p' J2 I e0 y6 N+ U

所以当金枪鱼停下来的时候，就会因为无法呼吸而死亡，真不愧是为速度而生的鱼啊。

丰富的血红蛋白为其提供更多的氧气

; D* a( k" ?* ?: }3 `

要不停地游泳，金枪鱼需要的氧气自然比一般的鱼类要多很多，所以它的血液的血红蛋白含量就更丰富。

) e( {1 s W5 m: u8 f a

而且金枪鱼的血液也比其他鱼类的血液多，能达到其体积的20%，要知道人类的血液才不到10%。

9 {4 s* B4 t2 c

" }6 |' ]( ~4 l/ i; ?8 m) n

所以我们在吃金枪鱼的时候就会发现，它们的肉基本都呈现红色。

* Y; S$ p* ^, O# a

3 X& w! r- ]: P7 X; P

呈现出红色的金枪鱼

7 i5 x" u' P+ h G8 P

: r- t* q* q# L- s2 _

金枪鱼为了补充所消耗的能量，还需要不断地进食。

) i" U* ?- }; o1 l# [( N

# |" ^6 I: r% K9 i2 l. J ]. r4 e, H

9 H9 j$ c% K& s+ Q9 ]7 z5 A- {& o

一只金枪鱼一顿几乎要吃占它身体接近20%的食物，也就是一个130多斤的男性，一顿要吃掉带骨的3只大公鸡才行。

非冷血金枪鱼

( Z5 {% d% W7 e' h: k

8 M) \- ]/ {* n( {) I a6 } `

金枪鱼作为一个远洋选手，自然还有一个“过鱼之处”，就是能够很快适应不同水体的温度。

@% J: t( n1 t, ?0 E

, x8 c7 r- q8 b* P+ _8 }

而且它还和大部分的冷血鱼不一样，它的身体温度基本可以维持在33℃-35℃之间。

! f+ {* [( \) O* ~' y

. [: a$ B. h; y% _ a) J

捕捞金枪鱼场面

而它们身体的热量来源主要就是靠肌肉收缩，不停地运动会使得它的身体两侧有着丰富的皮肤肌肉群。

这也使得它的血液循环装置和其他鱼类不同，它们的主要血液都供应在皮肤之下，而其他鱼类的血液则在它们的脊椎下流动。

肌肉的收缩会产生大量的代谢热能，在它的皮肤肌肉群中，动脉和静脉几乎交错地乱成一团，并且血流方向还是相反的，这种逆流的热交换系统实现了热量的充分利用。

4 `: }: I9 f7 n! U; a: G- n

) ?( V, v: q3 P {1 b, ?

! p7 ~; ]) T( L5 b( B

金枪鱼动静脉三维图解

@8 Z# k8 X4 n0 y

当身体温度升高后，可以加快体内糖分的分解，由此提供更多的能量。

+ p, ]1 u3 h; r" W' b

# [* L$ f( C! y: a/ V

而充足的能量当然也使得身体能够爆发出更快的速度。

而金枪鱼身体的高温，也可以更快地破坏边界层，由此减小水体对身体的阻力。

, Y3 i7 C( v( Z/ A3 r

0 C. R9 j/ Y6 i8 i

( S: I4 `2 w- u; \* o

所以科学家认为，金枪鱼的身体温度，是导致它们高速、高耐力和强壮的关键因素。

( x' }3 F8 X' W0 d# S

4 x+ r! z% F( |. ]. \) c# l

打捞金枪鱼

6 S& v! b; [6 M

# P( ?/ Z$ _% u% r

片刻的休憩

- ]$ F- U; h$ P1 _, q9 u

! E; {9 O9 ^% ?, c

* q% n; \2 E0 T* ? i

不过不管是什么动物，都不能一直维持高强度的运动，片刻的休息还是必要的。

% r' A$ h6 U# d- J& i

金枪鱼为了维持生命体征，在休息时只会让身体进入一种类似休眠的状态，此时的游动速度会逐渐降低，身体的代谢也会下降，由此需要的氧气也就变少了。

5 ?9 s8 m( q. o$ I/ R, Q

要是趁这个时间去抓金枪鱼，那应该就是一抓一个准了。

, W2 {9 T9 A2 g/ Y' v

这种类似的休息方式，在动物界也很常见。

3 j: W w& t1 A) a. X" L

" s+ h* y) |* D9 L3 u; L5 p

收获一条庞大的金枪鱼

: Y# H. H' n+ @9 Q

有一种鸟类就和金枪鱼很像，就是长距离选手，雨燕。

* L5 v4 ?, O" V

7 R: H' d- ^! D' _( J3 G

它们生命中的大部分时刻都在飞翔，因为作为候鸟，需要不停地迁徙。

. c: }( h b- q8 u" J. B7 x3 |/ j: v

* h1 f" m; |, m. A

所以雨燕即便是睡觉也是在空中。

. V7 k8 i" V% P9 W

雨燕

6 a5 F7 z* {! n3 e+ s, ?8 U

* E8 h' J) r3 U4 S* C, R7 T) u% b

不得不说，自然界的动物大多都有着顽强的意志，它们为了活命和繁衍后代，不断地克服环境带来的困难，这一点我们更应该学习。

0 ?& _; v2 `6 h p

4 h) p' X: Q4 \) r+ M8 u/ b+ L

8 J. i; Z) \- F& l; l9 k, ?

举报/反馈

4 m+ o( F: z4 L3 i/ V& X

/ r; O8 ~8 s* ? # Y" @+ }+ ?! t; x" R8 f % Q+ T- [2 Y8 I6 C