小鱼鳍大智慧
鱼类在水中通过尾部和躯干的摆动以及鳍的协调作用游泳,鱼在游动的时候,腹鳍、尾鳍有保持身体平衡、控制方向的作用,鱼的胸鳍还有‘刹车的作用。而船就是根据鱼类在水中运动的基本原理建造的。准确来说,是人们通过对鱼鳍功能的观察和研究,设计制造出了船桨和船舵。
鱼类在水中通过尾部和躯干的摆动以及鳍的协调作用游泳,而船就是根据鱼类在水中运动的基本原理建造的。准确来说,是人们通过对鱼鳍功能的观察和研究,设计制造出了船桨和船舵。
鱼鳍不含肌肉组织却异常灵活,而且在保证一定强度的同时拥有非常好的韧性。鱼类通过控制鱼鳍,可以轻易地实现加速、体态变化。这一特性对于工程上研究柔性器械有非常强的参考意义。美国科罗拉多大学博尔德分校的弗朗索瓦·巴特拉特领衔的研究团队揭示了鱼鳍背后的工程学秘密。他们发现鱼鳍由20~30根坚硬的鳍条组成,但是每根鳍条均可以像手指一样单独操纵,这些硬质鳍条又包裹在柔软的胶质之中,达到强度和韧性的完美平衡。这样使得鱼鳍具有双重能力,它可以很容易地通过变形来改变鱼的体态,但是在推水的时候又可以保持刚度,保證推水的力度。鱼鳍的这些特性对于装甲、飞行器的设计有极高的参考价值。
鱼的胸鳍可以维持鱼在水中的身体平衡,当胸鳍摆动时,鱼就会向前运动,就像人在游泳时用手划水一样。胸鳍的着生不是垂直的,而是水平方向的,因而在鱼类运动时,胸鳍不仅能前后摆动,还能上下摆动,所以鱼类便可以控制自身上浮和下沉。船只的船桨便是模仿了鱼的胸鳍,让船在保持平衡的同时产生前进的动力。
尾鳍也是鱼类身体上最重要的鱼鳍之一,它既可以帮助鱼类保持身体平衡,又可以转换游动方向,同时还可以产生鱼类在水中前进的推动力。尾鳍的着生是垂直方向,当尾鳍向左摆,鱼体便向右前进,尾鳍向右摆,鱼体便向左前进。船舵就是模仿了鱼类的尾鳍,可以帮助船只掌控水中前行的方向。
除此之外,鱼类身上其他的鳍也有各自的用途。比如背鳍和臀鳍参与调节鱼体在水中垂直平衡及游泳,而腹鳍具有协助背鰭和臀鳍维持鱼体平衡和辅助鱼体升降拐弯的作用。
多数鱼类在水中游泳都离不开胸鳍、腹鳍、背鳍、臀鳍和尾鳍五种鳍配合运动,但是并不是所有鱼类都是如此。由于生活环境、生活习性的不同,在长期的进化过程中,某些鱼类鱼鳍功能和形状发生了改变,甚至有些鱼鳍退化或消失了。比如鳐的尾鳍呈鞭状,而生活在热带及亚热带海洋中的鲫鱼的背鳍进化成了椭圆盘等等。
虽然鱼鳍之间看似没有联系,但是对于一条完整的鱼来说,在游泳时,鱼体的平衡、运动是各种鱼鳍协同作用的结果。小小的鱼鳍,看似简单,实则蕴含着无限的未知,包含着大智慧。
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