作者:搜狐科学 文章来源:搜狐科学 
鸟类网 分享鸟趣 niaolei.org.cn
科学家发现海豚尾巴是其高速游泳的“发动机”
(图片来自ABC网站)
据国外媒体报道,1936年科学家就发现发现海豚游泳速度高达20多英里每小时,但是研究却发现海豚的肌肉无法提供如此大的推动力,这个问题困扰了科学家几十年,最近科学家利用最新的科技模拟海豚尾巴产生的推动力,终于破解了这个难题。

1936年,英国动物学家格雷詹姆斯曾经发现了一种很奇特的现象,他观察到海豚这种海洋哺乳动物在海中游泳的速度高达20英里每小时, 然而其对海豚的生理结构的研究结果却显示,海豚的肌肉无法提供如此高速度的推动力,这个问题困扰了格雷詹姆斯和众多的动物学家很久,后来,人们便称这个难题为“格雷詹姆斯悖论”。

最近,科学家利用目前最先进的测量技术,对这个难题又进行了研究。伦斯勒学院的工程学院的代理院长蒂莫炜教授是这个项目的负责人,其宾夕法尼亚州西切斯特大学生物学家弗兰克,加州大学圣克鲁斯分校海洋生物学家威廉姆斯,以及埃里卡谢尔曼等共同进行了这项研究。蒂莫炜教授在在德克萨斯州圣安东尼奥举行的美国物理协会司流体力学第61次会议公布了他的研究结果,他说道,格雷先生确实发现了某些东西,但是在科技发展了72年后的今天,我们的科技才足以使我们发现这个问题的核心,而且,现在我们第一次确认我们已经解决了这个问题。用一句比较简单话来回答这个难题的话,那就是,海豚的肌肉远远比格雷詹姆斯先生和以前的很多人想象的强壮的多。

格雷先生在1936年研究时表示,海豚根本无法提供如此大的推动力来克服水的阻力而产生如此大的加速度。理论上讲,水的阻力会阻碍海豚的高速游泳,但是观察却正好相反,由于格雷先生没有找到合理的原因,他只好认为,海豚的皮肤具有特殊的减小阻力作用。

而70年后的今天,我们可以利用现在的技术来测量海豚尾巴所产生的动力。

蒂莫炜教授结合航天航空研究中的测量工具和数字粒子图像测试技术,发明了一种最新的先进的水流测试技术,蒂莫炜教授利用这种技术对两个海豚进行了测试。他叫两个海豚在充满小气泡的游泳池中游动,利用先进的计算机软件来追踪气泡,利用彩色编码为研究人员提供海豚身后水流的方向和速度,这样就可以获得海豚产生的推动力。同时,蒂莫炜教授还对海豚“站立”——海豚通过尾巴垂直于海面时,进行了测量。

结果显示,海豚的尾巴摆动所产生的作用要比格雷先生遇见的大约强十倍,海豚平均可以产生200磅的推动力。蒂莫炜教授说道,结果显示,格雷先生的悖论似乎和海豚皮肤一点关系都没有,海豚可以产生足够的推动力来克服水的阻力,科学界对此已经有一些了解,但这是第一次有人可以精确的量化海豚推动力,解决悖论难题。海豚最高可以产生300至400磅的推动力,而奥运会游泳队员最高只能产生60-70磅的推动力——蒂莫炜教授在过去的几年中一直和美国游泳队有合作,他曾经利用气泡跟踪DPIV和测力技术对其进行过测量,所以他了解这些。

蒂莫炜表示,他们将从海豚向自然界其他生物沿伸,包括对人类游泳的技术的研究,研究小组将继续调查其他海洋动物所产生的推动力,这或许将有助于我们进一步来提高我们的游泳水平。