鲑鱼溯溪跳跃有何秘诀鲤鱼究竟如何跃过龙门

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1、鮭魚溯溪跳躍有何秘訣？鯉魚究竟如何躍過龍門？海豚與殺人鯨又如何高速衝出水面？水中生物的運動到底潛藏著什麼秘密？如何「如魚得水」？水中生物的游泳方式，可是不論那一種，卻始終難以我們經常在電視影片中看到，鮭魚為了產卵溯溪匹敵。反觀水族箱中各種魚類悠閒地游來游去，不由而上的過程中，需要不斷地跳躍過許多小瀑布；在中得嘆氣道：比游泳，人就是不如魚。究竟是為什麼國黃河也有所謂鯉魚躍龍門的情況；許多遊樂場中也呢？人類將來有沒有可能模仿得更好呢？有海豚或殺人鯨高速衝出水面的表演項目；而營養豐富的鮪魚，游泳時速可高達80公里！我們人類看到這生物運動的特色

2、些水中生物如此高超的游泳性能時，不由得發出讚近年來，許多生物力學方面的研究，已漸漸讓我嘆。們了解各種生物的不同運動方式。生物力學家們發一如人們想學鳥飛一樣，我們也想學學水中生物現，不論是陸上的、空中的還是水裡的動物，在運動的游泳方式，看看能否讓自己在水裡的行動也像牠們方面有幾樣共同的特色。一般輕鬆敏捷。於是，人類發展出蛙式、蝶式等模仿首先，動物在其運動過程中施於外界的力所產生48200212360鯉魚如何躍龍門──水中生物的推進法的機械能，經常可以循環利用。也就是說，動物釋放周期式擺動法，是大部分水中生物的游泳方式，出的能量，會先在運動

3、循環過程中的某一階段，以某一般我們所見的魚類或鯨豚類都是以此為主要推進方種方式儲存或保留下來，到下一階段再回收或再利式，並輔以其他的鰭作為輔助推力來源及操控方向。用，因而減少能量的浪費，增加了機械效率。不論是鰭或尾，造成力量的方法都是以周期性的擺其次，生物的推進方式常出現不是作用在前進方動，製造出渦流並改變周圍流場的壓力而得。向的側向力，乍看之下頗沒效率，但對於增加運動的生物力學家將周期式擺動法依身體擺動範圍分為穩定性或操控性卻大有貢獻。兩群，首先是以身體及尾鰭的擺動為主的一群，其中再次，生物控制運動的系統是非常複雜的非線性還可再依照擺

4、動的範圍大小分為三種。耦合系統，包含神經與機械的前饋與回饋機制。像肌第一種為鰻游式，如鰻魚、水蛇等，其擺動範圍肉通常不只是做為發動機，還具有煞車、彈簧與支柱為全身，特色是每行進單位距離所須推力的成本（消的功能，完全視運動狀態而定。耗能量）最少，迴轉性能極佳。這些特色往往是人造機械所缺乏或少見的，畢竟第二種為鱒游式，如鱒魚、鱸魚、鯡魚等，其擺工程師的設計與改良和天擇演化的機制是不同的，這動範圍為體長的後三分之一，推進效率比鰻游式高，也導致模仿生物運動方式的困難。速度也較快，但是因為身體較硬，使得迴轉性能稍水中生物的推進方式在推進方式方面，

5、水中生物依照生活環境、體型及功能的不同，從形態上來分，常見的運用流體動力特性的推進方式有兩大（a）類──間歇式噴水法及周期式擺動法。間歇式噴水法，如烏賊、魷魚、水母、扇貝類等，以其身體軀幹的特殊構造，先將一些水含於體內，再以身體的某部分，（b）用力將水向後噴出，利用動量守恆原理向前推進，類似火箭的推進原理。由於牠們噴水的方式是靠身體某部位擠壓水的方式進行，（c）必須等待身體形狀復原後才可再噴一次，因,2nded.,PrincetonUniversityPress,Princeton,NewJersey此，噴出的水柱及產生的推力必然是間歇

6、（d）式。牠們通常游得不快，但是，若遇到緊急狀況需要逃命時，牠們可以製造出高速水柱而安然脫身。過去對於這種推進方式的研究LifeinMovingFluids並不多，除了看不出明顯的應用外，實驗技術上諸多的困難也是重要原因。（e）（f）附帶要澄清的是，現代的噴水推進船雖然也是以噴水方式推動，但是卻使用不同StephanVogel（1994）的機制，因而能不斷地吸水、噴水，可以持各種噴水（氣）推進的生物︰（a）烏賊、（b）躄魚、（c）海鞘類動物、（d）續推進，不是間歇式的。蜻蜓幼蟲、（e）水母、（f）蜆。20021236049差。這是最常見

7、的方式，因為在速度、加速度和操控上；而梭子魚更可以用20G（地球表面的重力加速度）性三方面上有最好的平衡。的加速度起步來掠取獵物。另外，魚類可迅速地以只第三種鮪游式，如鮪魚、鯖魚、馬林魚等，其擺有百分之十到三十身長的距離為轉彎半徑，來變換行動範圍僅有尾鰭部分，較鱒游式更少，而其尾鰭常有進方向。較高的展弦比，在快速運動中最有效率，是目前水中這麼高超又有效率的運動方式，吸引了許多學者環境演化出來最有效率的游泳方式。另外，鯨豚類也投入魚類游泳的研究。其中，一九三六年英國生物學應屬於此類，但牠們的尾鰭是水平而非垂直的。由於家詹姆士．葛瑞發表了一

8、篇有關海豚的專文，引起廣為求高速運動時的效率，以致其迴轉性能與慢速運動泛的注意。葛瑞計算一般海豚身形的水中阻力，並以中的效率都不佳，靜止時也無法以較大的加速度起20節的平均速度為基準，將計算的阻力乘以海豚每