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新研究：魚類懸停在水中其實很“費勁”

2025/7/14 10:31:32    來源：新華社

　　一項新研究發現，魚類懸停在水中時并不像看起來那般輕松，而是要消耗不少能量。這一發現為設計靈活的水下機器人提供了新思路。

　　美國加利福尼亞大學圣迭戈分校等機構的研究人員在美國《國家科學院學報》上發表的論文介紹，科學界長期以來認為魚類懸停在水中是一種類似休息的狀態，但他們通過實驗發現，魚類在懸停時消耗的能量幾乎是靜止休息（即魚類靠著水底支撐重量）時的2倍，這是因為它們需要不斷劃動魚鰭以維持身體穩定。

　　研究人員對13種帶魚鰾的魚進行了實驗。他們將每條魚放入一個專門設計的水箱中，記錄它們在主動懸停和靜止休息時的氧氣消耗情況。在魚懸停時，研究人員用高速攝像機拍攝它們，以捕捉每條魚鰭的運動方式及劃動頻率。

　　研究人員還對每條魚的形態進行了測量，特別是魚的重心與浮心（與魚鰾的位置和形狀有關）間的距離，以量化魚類的穩定性水平。

　　結果發現，盡管魚鰾產生的浮力能讓魚類幾乎處于“失重”狀態，但重心與浮心不重合會導致魚類身體傾斜或翻滾，這迫使它們必須持續劃動鰭來維持姿態。重心與浮心距離越大的魚種，在懸停時消耗的能量也越多，這表明對抗不穩定性是懸停耗能的一個關鍵因素。

　　此外，魚類的體形和胸鰭位置也會影響其懸停效率。細長的魚類懸停效率較低，反之則懸停效率更高。胸鰭位置更靠后的魚在懸停時一般耗能更少，研究人員認為這可能與杠桿效應更好有關。

　　研究人員表示，這些發現可用于設計水下機器人和其他設備。以往水下機器人的設計傾向于追求高度穩定的緊湊形狀，但就像魚類一樣，更穩定的形狀往往意味著更差的機動性。如果想讓水下機器人能在狹小空間中靈活穿梭，可以設計成“不穩定”的構型，由系統不斷調節。

 

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