月亮水母已經在地球的海洋裏遊動了超過5億(yi) 年，是動物王國裏最懂得節省體(ti) 力的遊泳高手。｜ALEXANDER SEMENOV/SCIENCE PHOTO LIBRARY

　　作者｜陳天真

　　陸地上的我們(men) 在水裏很笨拙，但水裏的動物卻很靈活，比如魚有流線型的身體(ti) ，可以毫不費力地在水中穿梭。但水母身體(ti) 呈透明傘(san) 狀，邊緣綴有柔軟觸須，看起來似乎隻能隨波逐流。事實果真如此嗎？並不。

　　最近一項研究發現，一種叫做月亮水母的海洋生物，是動物王國裏最懂得節省體(ti) 力的遊泳高手。它們(men) 的秘密武器，就是在蘑菇狀身體(ti) 下麵形成一道“水牆”，借助這道水牆推動身體(ti) 向前。這是怎麽(me) 做到的呢？

　　成群的水母 |New Scientist

　　身體(ti) 構造簡單，卻是遊泳高手

　　藍色海洋裏，水母就像是一隻隻漂流的透明氣球，分外美麗(li) 。它們(men) 的肌肉組織隻有單層細胞厚度，身體(ti) 構造也非常簡單，沒有魚類的鰓和鰭，甚至沒有心髒、血液和大腦，卻經受住了嚴(yan) 苛的自然選擇壓力，在地球的海洋裏遊動了超過5億(yi) 年，比恐龍還古老。

　　在漫長的生命演化過程中，水母逐漸學會(hui) 了巧妙利用身體(ti) 和水之間的相互作用，成為(wei) 動物王國裏最懂得節省體(ti) 力的遊泳高手。它們(men) 的鍾形身體(ti) 下方有一群特殊的肌肉，可以擴張然後迅速收縮，把身體(ti) 裏包裹的水排出去，通過噴水推進的方法，水母就能向相反方向遊動。

　　不過，它們(men) 具體(ti) 是怎麽(me) 遊的呢？在慢鏡頭下，科學家們(men) 窺探到了其中奧秘。詳情發表在1月6日的《英國皇家學會(hui) 學報B：生物科學》上。

　　懂得流體(ti) 力學的水母

　　在實驗室裏，科學家們(men) 用高速攝像機記錄了月亮水母幽靈般的舞動。他們(men) 在一個(ge) 水箱裏放入大量微小的玻璃珠，然後用激光照射隨水移動的玻璃珠，追蹤水母周圍液體(ti) 的流動。

　　科學家用激光照射隨水移動的微小玻璃珠，追蹤水母周圍液體(ti) 的流動。|來自論文作者

　　結果發現，每次當水母收縮它柔軟的身體(ti) 時，周圍就會(hui) 產(chan) 生兩(liang) 對漩渦。其中一對漩渦（下圖紅色）使得身體(ti) 下方區域壓強增大，從(cong) 而提供額外的推動力。隨著身體(ti) 繼續收縮，另一對相反方向的漩渦（藍色）從(cong) 傘(san) 狀身體(ti) 邊緣產(chan) 生，將水推向觸須，水流在這裏碰撞，形成一道“水牆”。

　　月亮水母收縮時，傘(san) 狀身體(ti) 下方會(hui) 形成一道“水牆”，推動身體(ti) 向前。｜來自論文

　　這兩(liang) 對漩渦相互作用，使得水母能夠更高效地推動身體(ti) 向前，比通常情況下移動的距離增加30%。事實上，聰明的水母利用了一種叫做“地麵效應”的流體(ti) 力學原理。

　　上天入海都用得到的地麵效應

　　地麵效應，也被稱為(wei) 翼地效應、翼麵效應。當一架飛機即將降落到跑道時，飛機上的你會(hui) 感覺仿佛漂浮在一層氣墊上，這便是由於(yu) 地麵效應。此時飛機周圍空氣的流動受到地麵影響，機身上下的壓強差增大，使得上升力陡然增加。如果飛行員沒有謹慎應對，飛機甚至會(hui) 因為(wei) 地麵效應而獲得上揚力，突然上升。

　　甲殼類和魚類等動物在固體(ti) 邊界——如礁石附近遊動時，就會(hui) 體(ti) 驗到地麵效應。水母大多數時候生活在開放水域，卻可以憑借隻有一層細胞厚的肌肉組織，自己製造出一道水牆，借助水牆的力量產(chan) 生地麵效應，推動自己向前。

　　飛機接近陸地或水麵時，下方會(hui) 形成氣體(ti) 漩渦，從(cong) 而獲得抬升力。｜Wikipedia

　　而人類工程師也在利用地麵效應，來提高推進器的效率。由於(yu) 地麵效應，在同樣速度和推力下，飛機在近地飛行會(hui) 獲得更大的上揚力，從(cong) 而提升燃料效率。前蘇聯就曾研製出多款翼地效應飛行器（簡稱“地效飛行器”）。它們(men) 貼近陸地或水麵飛行，一旦出現緊急情況可隨時降落；在水中可以避免浪濤，在陸地上可以飛躍沙漠、沼澤，應用前景十分廣闊。

　　在賽車比賽中，我們(men) 常看到速度飛快的賽車像火柴盒一樣翻滾出賽道，也是因為(wei) 地麵效應。為(wei) 了讓賽車在轉彎時也能保持高車速，設計師們(men) 常常在賽車的頭部和尾部安裝一段小翼麵，與(yu) 機翼的形態恰好相反，上平下彎，以使得在賽車飛奔時產(chan) 生向下的力，將車身牢牢壓在地麵上。同時還能增加摩擦力，讓車更快速前進。

　　在未來，工程師們(men) 說不定還會(hui) 借鑒水母的智慧，設計一個(ge) 水下航行器，讓它們(men) 生成漩渦，提高水下推進的效率。

　　你也可以試試，在下次遊泳的時候，思考一下流體(ti) 力學，努力撥弄出幾個(ge) 旋渦。

　　參考鏈接：

　　[1]https://www.sciencemag.org/news/2021/01/watch-moon-jellyfish-make-walls-water-glide-along

　　[2]https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2020.2494

　　[3]https://www.newscientist.com/article/2264056-jellyfish-push-off-a-pocket-of-water-under-their-bell-to-swim-faster/#ixzz6jDZFi9mm

　　[4]https://www.bbcearth.com/blog/?article=the-jellyfish-that-never-dies

　　[5]https://www.nationalgeographic.com/news/2016/02/160302-jellyfish-immortal-science-animals-oceans-deadpool/

　　[6]https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0145314

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