一项新研究发现,鱼类悬停在水中时并不像看起来那般轻松,而是要消耗不少能量。这一发现为设计灵活的水下机器人提供了新思路。
美国加利福尼亚大学圣迭戈分校等机构的研究人员在美国《国家科学院学报》上发表的论文介绍,科学界长期以来认为鱼类悬停在水中是类似休息的状态,但其实验发现,鱼类悬停时消耗的能量几乎是静止休息(靠水底支撑)时的2倍,这是因为它们需要不断划动鱼鳍以维持稳定。
研究人员对13种带鱼鳔的鱼进行实验,记录它们在主动悬停和静止休息时的氧气消耗情况。在鱼悬停时用高速摄像机拍摄,捕捉每条鱼鳍的运动方式及划动频率。研究人员还测量了鱼的重心与浮心(与鱼鳔的位置和形状有关)间的距离,以量化稳定性水平。
结果发现,鱼鳔产生的浮力能让鱼类处于近乎“失重”状态,但重心与浮心不重合会导致鱼类身体倾斜或翻滚,这迫使它们持续划动鳍来维持姿态。重心与浮心距离越大,在悬停时鱼消耗的能量也越多,表明对抗不稳定性是悬停耗能的关键因素。
此外,鱼类的体形和胸鳍位置也会影响其悬停效率。细长的鱼类悬停效率较低,胸鳍位置更靠后的鱼悬停耗能更少,可能与杠杆效应更好有关。 据新华社