飞得最快的鸟是游隼,跑得最快的哺乳动物是猎豹,游得最快的鱼是谁?
“旗鱼,最高速度每秒35米。”给出答案的你先等等,来听一个冲刺的故事。
马萨诸塞大学的远洋研究实验室,一直在观测记录大型海洋生物,金枪鱼、旗鱼、海龟的生态活动。实验室给蓝鳍金枪鱼的背鳍上安装监测速度和位置的微型记录仪,仪器用于短期采集数据,跟随金枪鱼巡游1个月后自动脱落。掉落的记录仪漂浮到海面上会发出信号,跟实验室合作的渔民看到信号后能及时回收脱落的仪器。
刚过1个星期,渔民送来第1份记录仪。仪器原本装在一条400公斤的蓝鳍金枪鱼身上,现在被撕裂了,掉到海里。下载了记录仪里的数据后,实验室震惊了。仪器脱落的原因是因为金枪鱼游得太快了,扯掉了附着在背鳍上的记录仪,它的速度达到64米/秒。
金枪鱼64米/秒的速度超过旗鱼记录将近2倍,只是金枪鱼的速度仅是瞬时冲刺速度,不能长久保持。
还有比金枪鱼更快的鱼吗?生物学家没法记录每一条鱼的冲刺速度,做不到精确比较。不过鱼类的速度高手有张公认的榜单,在游得最快的鱼类名单中,旗鱼、剑鱼、金枪鱼是前3强。
同样是鱼,速度高手为什么能比其他鱼儿游得快?跟身体结构,运动效率,游泳姿势密切相关。速度高手各有各的天赋,不过它们拥有成就最快速度的共同点:体重偏重、体温高、体表阻力系数小。在海洋里,你只要按照这3个共同点去找鱼,无论是硬骨鱼还是软骨鱼,找出来的鱼儿一定能游得飞快。
体重偏重无论是陆地奔跑、天空飞翔,还是海洋巡游的动物,速度最快的高手,体重和身材在本活动领域中,属于中上水平。
体力和能量爆发的比值有个最佳点,这个点的范围只处于体重在中上水平的动物之中。长时间高速运动跟肌肉的有氧代谢有关,而最高爆发速度,也就是最快速度,跟无氧代谢紧密联系。当你慢跑或骑行时,身体依靠有氧代谢分解的糖份来提供能量。当你从事剧烈运动,比如冲刺和举重,有氧代谢满足不了能量需求,这时你进入无氧代谢模式,消耗的是储存在肌肉中的能量(腺苷三磷酸,ATP)。无氧代谢产生能量的速度更快,但维持时间也更短,只能做到暂时性的爆发。
小个头的动物身体肌肉不够,储存的能量有限,最快速度比不上大个头。不过最快速度也不仅仅只依赖肌肉,如果速度只由肌肉组织和动物步幅长度决定,那尺寸最大的动物应该是速度最快的动物,事实并非如此。体重更重的动物需要的启动能量更多,大个头的动物在加速时需要的时间更长,能量储存的局限限制了它的最快速度。
最快速度由体重决定,看似粗暴直接的推论,在生物界,它的准确率为89.3%。接近90%的准确率,适用于生物界内的绝大多数动物,包括飞鸟爬虫,走兽游鱼。
上图是3个领域,天空,陆地,海洋,动物们体重和最快速度的曲线图。根据图中的驼峰曲线,还可以推测出恐龙奔跑的最高速度,也就是说,个头巨大的霸王龙,跑得并不快。图中绿色是天空领域,包括飞虫和鸟类。黄色是陆行领域,包括爬虫和走兽。蓝色是水域,鱼虾鲸鱼都在其中。飞行和奔跑动物的速度随体重增长的曲线形状相似,不同的是飞行动物的速度是奔跑动物的6倍。对于鱼类来说,最高速度随体重增长的曲线更为陡峭,这意味着,在水里,体重增长对速度提高的优势大过在空气中。