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“我像只魚兒在你的魚塘” 魚的力氣有多大?

放大字體  縮小字體 發布日期:2021-08-16 05:55:54    作者:孫凱楠    瀏覽次數:63
導讀

出品:科普我國制作:之遙科普監制:我國科學院計算機網絡信息中心最近各大平臺釣魚的視頻非常火熱。除了大佬爆竿的視頻之外,普通釣友“翻車”的視頻也很受歡迎:一百多斤甚至兩百多斤的釣魚人,動不動就被魚給拽下

出品:科普我國

制作:之遙科普

監制:我國科學院計算機網絡信息中心

最近各大平臺釣魚的視頻非常火熱。除了大佬爆竿的視頻之外,普通釣友“翻車”的視頻也很受歡迎:一百多斤甚至兩百多斤的釣魚人,動不動就被魚給拽下水了!

釣魚者被拉下水 (圖片來源:lovehhy.net)

圖片來源:微博@自然男孩兒

圖片來源:微博@自然男孩兒

這對于沒釣過魚的朋友來說,可能會感覺到不可思議:

把他們“拉下水”的魚,可能是幾十斤甚至才十幾斤,和人相比根本不是一個重量級。

魚哪兒來這么大力氣?體重只有十幾斤的魚為什么能將十倍于自己體重的人拉下水呢

魚鰭的秘密

魚咬鉤后,人和魚的Battle就是力氣的比拼。人得靠肌肉使勁兒,靠著身體的姿勢來把控方向,而魚的鰭可以同時起到提供力量、調控方向的雙重功能。

作為被定義成終生生活在水里、用鰓呼吸、用鰭游泳的脊椎動物,魚類包括圓口綱、軟骨魚綱和硬骨魚綱等三大類群。

魚的外觀(圖片來源:人教版生物必修一)

以生活中常見的硬骨魚為例,魚身體表面分布著大小、形狀各不相同的魚鰭,分別為背鰭、胸鰭、腹鰭、臀鰭、尾鰭,一般常見的魚類都具有上述的胸、腹、背、臀、尾等五種鰭。

其中,尾鰭在提供前進的動力的同時,也決定著前進的方向。如果失去尾鰭,魚類就無法改變行進的方向了。而胸鰭相當于陸生動物的前肢,對魚類具有運動、平衡和掌握運動方向的機能,當魚失去胸鰭時,魚體會左右搖擺不定。

腹鰭相當于陸生動物的后肢,具有協助背鰭、臀鰭維持魚體平衡和輔助魚體升降轉向的作用。背鰭用于保持魚體側立,對魚體平衡起著關鍵作用,若失去,會失去平衡而側翻。

但也有些體形長的魚類,可以通過背鰭和臀鰭協助身體運動,并推動魚兒急速前進。如帶魚的背鰭、電鰻的臀鰭、海鰻的背鰭和臀鰭都能推動魚體向前運動;臀鰭還可以協調其她各鰭,起平衡作用。若失去她,魚身會輕微搖晃。魚類的運動與體形和鰭的變化有著非常密切的關系。

魚鰭是魚類運動最主要的動力來源。當然,魚的力氣大小受到多方面因素的影響,她和魚本身的大小也相關。一般來說,小魚的爆發力更強,但并不持久,大魚發力較慢,但力氣很大、難以控制,這一點,相信釣魚愛好者們肯定深有感觸哦。

人會蛙泳蝶泳不算啥 魚還會“波浪泳”“噴水泳”呢!

能把釣魚人拽到水里,這和魚兒們都是“水中健將”息息相關。要想做到“如魚得水”,自在游動,魚兒還得在通過魚鰭獲取力量的基礎上,組合出不同的運動方式后,才能游出完美的泳姿。

而魚兒的運動方式有這樣幾種:

(1) 利用軀干部的肌肉收縮和尾鰭的擺動來游泳;

(2) 依靠胸鰭等的擺動劃水運動;

(3) 利用鰓孔向后噴水引起的反作用力使魚體向前游。

實際上,后兩種游泳方式并不常用。胸鰭等的擺動劃水方式一般用于在流水中靜止的情形中。當魚位于流水中保持靜止時,不需要使用尾鰭,胸鰭的擺動產生輕微推力就能讓她們保持靜止;而鰓孔噴水一般只有在遇到危險時,魚兒想要“逃之夭夭”,才會使用。

魚的游動 (圖片來源:wirefax)

魚類利用軀干部的肌肉收縮和尾鰭的擺動來游泳的方式,被稱為波狀擺動推進,大部分的魚類和水生哺乳動物(鯨魚、海豚等)都采用這樣的方式。前進時魚體彎曲,會形成逆前進方向的行波,當行波速度大于前進速度時就會產生向前的推力。

波狀擺動推進又分為鰻鱺模式、鲹科模式和月牙尾推進模式。

典型的鰻鱺模式就像水蛇在水中前進一般,身體從頭至尾不斷作幅度相同的擺動。

而生活中,最常見的魚兒游泳方式是鲹科模式,在游動過程中,魚體前部分基本不動,從中部開始至魚尾進行擺動,且擺動幅度從中部至魚尾逐漸增大。

月牙尾模式則出現在海豚、鯨魚身上,她們主要通過巨大的月牙形魚尾來實現推進,不斷向前游動。

通過波狀擺動獲得前進動力的魚類,會在身體表面形成一層旋轉的水流,被叫做“渦”。當魚向前運動時,渦會沿著魚身向后滑動,在魚尾處脫落。神奇的是,規律脫落的渦能繼續在水中運動,為魚提供向前游動的推力,這就是“反卡門渦街”現象。

卡門渦街現象(圖片來源:Dr. Maarten Rutgers)

魚的力氣能把人拽水里 是怎么做到的?

有了魚鰭,魚兒有了力氣,也有了控制方向的工具;有了多樣的游泳方式,魚兒才能行動自如。二者為魚兒在與釣者的博弈中化身“大力水手”提供了由內而外的基礎。但除了魚鰭和游泳方法之外,釣魚時“人-魚-釣竿”三者的受力關系也起到了至關重要的作用。

實際上,三者形成了我們熟悉的力學系統——杠桿。當魚咬住魚鉤后,釣魚人將魚竿立起,魚竿、人手、魚就形成了一個杠桿體系。當竿尾觸地時,竿尾與地面接觸點為杠桿支點,兩只手向后發力,魚竿本身為杠桿,竿頭魚線向前發力,杠桿,形成!

魚竿杠桿示意圖(圖片來源:作者自繪)

據圖所示,當魚咬鉤后,人將魚竿提起至與地面成90°夾角,魚受到驚嚇向前運動,會產生兩倍于自身體重的拉力作用在魚線上,非常難以控制,這部分拉力就需要我們用胳膊使勁兒來平衡。

一般來說,釣魚時是坐姿,手握竿位置大約與肩齊平,高度大約為1米。若魚竿長度以5米來計算,通過杠桿原理可以計算得出,人需要付出大約相當于魚體重十倍的力量,才能將魚拉住,這可不是小數字!如果上鉤的魚體重為5KG,那么就需要釣魚者瞬間使出50KG的力量來保證自己不被魚拉下水。

當然,上述情況建立在釣魚人用蠻力“硬拉”的情況下。實際釣魚中,可以通過“8字溜魚”等技巧來減少和魚正面對抗。所以,愛釣魚的小伙伴們注意了,用蠻力硬拉很可能斷線斷竿,甚至被魚拉下水哦!

圖片來源:微博@自然男孩兒

當魚咬鉤后,竿子由于各種原理無法立起,人只能通過變成水平方向的魚竿來拉魚,這樣的情景被稱作“拔河”。此時,由于人發力方向和魚發力方向基本共線,杠桿作用并不存在,人所需要的拉住魚的力也并不是很大。可是,“最輕松的姿勢往往最危險”,這種情況往往是最容易被拉下水的,為什么呢?

圖片來源:釣魚吧

首先,出現“拔河”的狀況,一般是因為魚太大了,魚竿無法保持直立,此時若想拉住魚所需的力量本身就很大;再者,魚竿被拉直時,人的手臂也被拉直了,無法發力,很多溜魚的技巧就無法施展,釣魚人只能用蠻力和魚對抗,真是“巧婦難為無米之炊”。

此外,釣魚時人一般為坐姿,此時在水平方向上人的著力點太少了,即使有力也使不出,因此在“拔河”的情況下,人很容易被魚拉到水中,從“你釣魚”變成“魚拽你”。

在熟知“人-魚-釣竿”的力學原理上,運用適當的“溜魚”技巧不但能讓咬鉤幾率增加,還能降低將魚拉上岸的難度。總而言之,釣魚是一項和魚兒“斗智斗勇”的運動,用蠻力可是很難在和魚的拉鋸戰中取勝。

參考文獻:

1. 丁進. 尾鰭空間擺動推進理論研究[D].江蘇科技大學,2018.

2. 朱君. 仿鯵科魚尾部推進系統的理論研究[D].江蘇科技大學,2016.

3. 喬曉冬. 魚類游動的N-S方程數值模擬與推進機理探索[D].西北工業大學,2007.

4. 夏全新,魯傳敬,吳磊.魚類波狀擺動推進的數值模擬[J].水動力學研究與進展(A輯),2005(S1):921-928.

 
(文/孫凱楠)
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