鲸如何游泳
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发布时间：2022-09-16 05:19
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时间：2023-10-12 06:15
美国俄亥俄大学药学院的塞威森等科学家在巴基斯坦发掘出一具带有肢骨和足骨的鲸化石，它的时代为距今5千万年前的始新世，这是科学界首次发现的具有大型功能性后肢的古老鲸类。圣迭戈洲立大学的古生物学家伯塔对这一发现大加赞叹，认为“它首次向我们展示了发育有完好后肢的鲸，这种动物显然是用后肢运动的”。
科学家们认为，现代的鲸类起源于食肉的四足哺乳动物，这些鲸类的祖先有点儿像大型的狼，曾经在当时的*上漫游和追踪猎物。直到距今5千7百万年前，即始新世之初，这些食肉动物在当时干旱的生活环境带来的生存压力下，毅然跃入大海去开辟一个新的生态龛，结果使它们的躯体经历了深刻的演变。渐渐地，它们的四肢和骨盆退化了，尾部越来越强壮并且变成了浆叶状用来拍击海水，以此推动这些“海中巨兽”在海洋中遨游。
现生的鲸类已经没有了后肢，仅有个别种类尚残留着趾状骨骼，显示出肢骨和髋骨退化的遗迹，表明它们是由陆生四足动物演化而来的。在巴基斯坦古鲸化石被发现的三年前，密执安大学的金格里奇教授曾经报道过，他在埃及发现了鲸化石，其时代为距今4千万年，但是这种鲸的外肢骨过于纤细弱小，已经不能像陆生哺乳动物那样帮助推进躯干前行。金格里奇教授认为该动物那微小的后肢的作用只是用来在交配时抓住其配偶。
如果说金格里奇教授发现的化石鲸几乎已经可以在水里终其一生，那么塞威森认为，他在巴基斯坦发现的化石鲸则刚刚能够像海狮一样以两栖方式生存。巴基斯坦古鲸的骨骼形态显示其后肢相对孱弱，因此它在陆地上或许可以像海狮那样用纤弱的附肢拖着庞大的躯体曳地而行。而在海水中，其扁平的足上下拍击产生推进力能够使身体呈波浪状前进，而不是像鱼那样身体（主要是尾部）左右摆动来前进。现代的鲸类同样也是呈波浪状向前游泳，只不过它们已经可以凭借其宽阔的尾部做推进器了。
伯塔教授认为，古生物学家还必须采集更多的化石，获得更确切的证据来解释这种化石鲸究竟是如何游泳的。因为，塞威森发现的化石中未见骨盆或者骨盆残片，尚不能确定此类鲸的肢骨与脊椎骨是如何连接的，而这正是想弄清这类动物运动方式的关键因素。
不管怎样，塞威森的发现对于早期鲸类演化的研究是一个很大的促进，他将水生鲸类与其陆生祖先的演化链中的一个缺失环节衔接上了，就像当年发现的始祖鸟在鸟类早期演化中所扮演的重要角色一样。1948年，自然杂志(Nature)中发表了一篇James Gray的论文，他以一套严密的模式，来解释海豚如何游泳，文中指出，一只海豚，为保持游泳的速度，其尾部的拍击力，肌肉的发育，肌力需大於其他哺乳动物十倍，但这几乎是不可能的。而一直到1963年，Peter Purves在自然发表其成果，才有更好的解释。
简单的说，当propulsive肌作用时，尾部向上移动，水由上方向下移到尾鳍下面，产生乱流，在尾端形成3个漩涡，当尾鳍再向上拍击，尾鳍下方产生一个低压区，使得尾部下弯，水由头和身体表面向后拉，这使得海豚向前向下移动，来抵抗前鳍的水平作用。
由於这种身体向前及向下的运动，使的斜经身体向后流到尾鳍的水，速度增加，而尾端的漩涡则冲离身边。
尾叶先放松，然后开始向下拍击，当尾部的腹肌向下拉向下拍击。尾鳍开始向下卷曲，同时水由旁边流出，而不是向后加速。而头和*的浮力，因内部大量的油而增加，当持续向下拍时，头会上升。水流经身体向后的形式，与向上拍相似，但无正向的加速。
再这样一次拍击中，水流经身体的正向加速，使产生Laminar（层流，非乱流）的速度大於Gray所提的含乱流的模型，这种模型其身体是固定的。在层流的存在下，海豚游泳时，可藉以大为降低高速游泳所需的力量。
参考资料：本文轉載自：海的巨人與精靈 http://whale.zo.ntu.e.tw/
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时间：2023-10-12 06:16
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