鱼的外观(图片来源:人教版生物必修一)
以生活中常见的硬骨鱼为例,鱼身体表面分布着大小、形状各不相同的鱼鳍,分别为背鳍、胸鳍、腹鳍、臀鳍、尾鳍,一般常见的鱼类都具有上述的胸、腹、背、臀、尾等五种鳍。
其中,尾鳍在提供前进的动力的同时,也决定着前进的方向。如果失去尾鳍,鱼类就无法改变行进的方向了。而胸鳍相当于陆生动物的前肢,对鱼类具有运动、平衡和掌握运动方向的机能,当鱼失去胸鳍时,鱼体会左右摇摆不定。
腹鳍相当于陆生动物的后肢,具有协助背鳍、臀鳍维持鱼体平衡和辅助鱼体升降转向的作用。背鳍用于保持鱼体侧立,对鱼体平衡起着关键作用,若失去,会失去平衡而侧翻。
但也有些体形长的鱼类,可以通过背鳍和臀鳍协助身体运动,并推动鱼儿急速前进。如带鱼的背鳍、电鳗的臀鳍、海鳗的背鳍和臀鳍都能推动鱼体向前运动;臀鳍还可以协调其它各鳍,起平衡作用。若失去它,鱼身会轻微摇晃。鱼类的运动与体形和鳍的变化有着非常密切的关系。
鱼鳍是鱼类运动最主要的动力来源。当然,鱼的力气大小受到多方面因素的影响,它和鱼本身的大小也相关。一般来说,小鱼的爆发力更强,但并不持久,大鱼发力较慢,但力气很大、难以控制,这一点,相信钓鱼爱好者们肯定深有感触哦。
人会蛙泳蝶泳不算啥 鱼还会“波浪泳”“喷水泳”呢!
能把钓鱼人拽到水里,这和鱼儿们都是“水中健将”息息相关。要想做到“如鱼得水”,自在游动,鱼儿还得在通过鱼鳍获取力量的基础上,组合出不同的运动方式后,才能游出完美的泳姿。
而鱼儿的运动方式有这样几种:
(1) 利用躯干部的肌肉收缩和尾鳍的摆动来游泳;
(2) 依靠胸鳍等的摆动划水运动;
(3) 利用鳃孔向后喷水引起的反作用力使鱼体向前游。
实际上,后两种游泳方式并不常用。胸鳍等的摆动划水方式一般用于在流水中静止的情形中。当鱼位于流水中保持静止时,不需要使用尾鳍,胸鳍的摆动产生轻微推力就能让它们保持静止;而鳃孔喷水一般只有在遇到危险时,鱼儿想要“逃之夭夭”,才会使用。
鱼的游动 (图片来源:wirefax)
鱼类利用躯干部的肌肉收缩和尾鳍的摆动来游泳的方式,被称为波状摆动推进,大部分的鱼类和水生哺乳动物(鲸鱼、海豚等)都采用这样的方式。前进时鱼体弯曲,会形成逆前进方向的行波,当行波速度大于前进速度时就会产生向前的推力。
波状摆动推进又分为鳗鲡模式、鲹科模式和月牙尾推进模式。
典型的鳗鲡模式就像水蛇在水中前进一般,身体从头至尾不断作幅度相同的摆动。
而生活中,最常见的鱼儿游泳方式是鲹科模式,在游动过程中,鱼体前部分基本不动,从中部开始至鱼尾进行摆动,且摆动幅度从中部至鱼尾逐渐增大。
月牙尾模式则出现在海豚、鲸鱼身上,它们主要通过巨大的月牙形鱼尾来实现推进,不断向前游动。
通过波状摆动获得前进动力的鱼类,会在身体表面形成一层旋转的水流,被叫做“涡”。当鱼向前运动时,涡会沿着鱼身向后滑动,在鱼尾处脱落。神奇的是,规律脱落的涡能继续在水中运动,为鱼提供向前游动的推力,这就是“反卡门涡街”现象。
卡门涡街现象(图片来源:Dr. Maarten Rutgers)
鱼的力气能把人拽水里 是怎么做到的?
有了鱼鳍,鱼儿有了力气,也有了控制方向的工具;有了多样的游泳方式,鱼儿才能行动自如。二者为鱼儿在与钓者的博弈中化身“大力水手”提供了由内而外的基础。但除了鱼鳍和游泳方法之外,钓鱼时“人-鱼-钓竿”三者的受力关系也起到了至关重要的作用。
实际上,三者形成了我们熟悉的力学系统——杠杆。当鱼咬住鱼钩后,钓鱼人将鱼竿立起,鱼竿、人手、鱼就形成了一个杠杆体系。当竿尾触地时,竿尾与地面接触点为杠杆支点,两只手向后发力,鱼竿本身为杠杆,竿头鱼线向前发力,杠杆,形成!
鱼竿杠杆示意图(图片来源:作者自绘)
据图所示,当鱼咬钩后,人将鱼竿提起至与地面成90°夹角,鱼受到惊吓向前运动,会产生两倍于自身体重的拉力作用在鱼线上,非常难以控制,这部分拉力就需要我们用胳膊使劲儿来平衡。
一般来说,钓鱼时是坐姿,手握竿位置大约与肩齐平,高度大约为1米。若鱼竿长度以5米来计算,通过杠杆原理可以计算得出,人需要付出大约相当于鱼体重十倍的力量,才能将鱼拉住,这可不是小数字!如果上钩的鱼体重为5KG,那么就需要钓鱼者瞬间使出50KG的力量来保证自己不被鱼拉下水。
当然,上述情况建立在钓鱼人用蛮力“硬拉”的情况下。实际钓鱼中,可以通过“8字溜鱼”等技巧来减少和鱼正面对抗。所以,爱钓鱼的小伙伴们注意了,用蛮力硬拉很可能断线断竿,甚至被鱼拉下水哦!