静默中前行:皇带鱼的秘密

作者: Inna Horoshkina One

皇带鱼几乎静止不动地游动:它的鳍上数百根鳍条将各自独立的脉动汇成一道波浪。

它身长可达八米,却仍像一条几乎失重的银色缎带,悬浮在水体之中。

皇带鱼不会用强有力的尾击劈开海洋,也不会像鳗鱼那样扭动整个身体。取而代之的是,一道几乎难以察觉的波沿着它的背脊掠过。数百根细长的鳍条依次抬起、转动,把运动传递给彼此——于是这庞然大物便无声地向前滑行、向后退去,或垂直地静止不动。

海洋仿佛在向我们展示一种没有争斗的运动。

每一个部分都保持着自由,但在与其余部分协调一致时,便汇成一道统一的波。

一种形似银色缎带的鱼

皇带鱼,又称桨鱼,属于 Regalecidae科。它们是开阔大洋中最神秘的居民之一:很少被人活体见到,而它们细长脆弱的身体在死亡后往往会断成数截。因此,适合详细研究的完整标本并不常见。

最大的个体可达约八米,正因如此,巨型皇带鱼被认为是现存最长的硬骨鱼。

尽管体型惊人,它却主要以小型甲壳类和其他微小生物为食。进食时,这种鱼能够保持近乎垂直的姿态——头朝上,宛如一根悬在水中的银色立柱。

帮助它驾驭如此修长身体的,是几乎贯穿整个背部的鳍。

正是在其构造中,科学家发现了一种此前未被详细描述的机制。

数百个微小动作——一道波

30月2026年 在同行评审期刊 Ichthyology & Herpetology 上发表了一项研究 Dorsal-Fin Musculoskeletal System of Oarfishes (Regalecidae): Fin Rays as Rotating Elements in an Undulatory System.

该论文的第一作者是 Gabriel Afonso(加布里埃尔·阿丰索),Virginia Institute of Marine Science 的研究员。国际团队中还包括来自康奈尔大学、史密森学会、NOAA Fisheries 及其他科研机构的鱼类学家和工程师。

为了研究鱼鳍,研究人员综合运用了多种方法:

  • 解剖学解剖;
  • 组织的组织学分析;
  • X射线影像;
  • 计算机断层扫描;
  • 对活体皇带鱼录像的研究。

结果发现,背鳍的每一根鳍条都与软骨、肌肉以及一个类似铰链的关节相连。因此,它不仅能够向前或向后倾斜,还能进行近乎圆周的旋转——宛如一个微型的操纵杆。

鳍条有数百根,每一根都具有一定的自主性。然而在运动时,它们并非杂乱无章地动作。它们的旋转彼此协调,并沿着薄薄的鳍膜传递,从而形成一道行波。

于是,众多微小的动作汇成一股统一的流动。

几乎不摆动身体便能前进和后退

大多数身体细长的鱼类依靠整个身体的波状弯曲来移动。皇带鱼也能采用这种方式,但它最大的优势在于长长的背鳍。

这种鱼可以将鳍波导向一侧并向前移动,随后改变其方向再向后退去。不仅如此,鳍的不同部位还能同时产生方向相反的波。

这赋予了这种动物对自身空间位置非凡而精细的控制能力。

巨大的身体几乎不随之摇摆。鱼保持着垂直的姿态,缓缓接近猎物,或悬停在水体之中,不做出任何突然的动作。

科学家将这种移动方式称为 ribbon-fin swimming ——即借助带状鳍游动。这一系统在硬骨鱼中大约独立演化了十次。然而,研究人员尚需查明,其他物种是否也使用同样灵活可旋转的鳍条。

当海洋成为工程师的老师

皇带鱼不同寻常的鳍引起了 Rob Shepherd(罗布·谢泼德)的兴趣,他是康奈尔大学机械与航空航天工程学教授。

他一直在思考建造一种大型水下机器人,它能够足够安静地移动,以免惊扰鱼类和其他海洋动物。这种装置有望搭载用于观测海洋状况的仪器,能够前进和后退,并接近活体生物,而不会以发动机的噪声闯入它们的空间。

然而,要复现这一自然方案,首先需要理解它的构造。于是,工程上的需求促成了与鱼类学家威利·贝米斯(Willy Bemis)的合作,并促成了对皇带鱼鳍部力学的首次详细描述。

需要说明的是:这项研究并未报告造出了成品的皇带鱼机器人。目前呈现在我们面前的,是一项解剖学发现和一种仿生学构想——把大自然找到的原理移植到未来的技术中。

但这一方向本身改变了惯常的设计逻辑。与其让机器更强大地去克服水的阻力,不如教会它分配运动——柔和、无声而协调。

不去克服水

我们习惯把力量与更大的用力联系在一起:要动得更快,就得推得更猛、加速、克服阻力。

皇带鱼提出了另一种运动的几何学。

它鳍上的任何一根鳍条都无法单独带动八米长的身体。但数百根鳍条由鳍膜相连、协同动作,便生成一道波浪,承载起整条鱼。

在这里,水不会成为对手。它接受冲量,并将其延续下去。

这并不意味着完全没有物理阻力——流体动力学的定律不会消失。然而,身体的形态与鳍的工作方式,使这种动物能够以非凡的精细与水体互动,不把运动耗费在全身剧烈的侧向摆动上。

这一方案的精妙之处正在于此:不是取消介质的属性,而是在其中展现自身的可能。

海洋提醒了我们什么?

皇带鱼并不克服水——它与水一同创造运动。它鳍上的每一根鳍条都保持着自主性,但在与其他鳍条协调一致时,便成为统一波浪的一部分。

依照相似的法则,同样的原理在人身上也能被辨认出来。我们每个人都是造物中独一无二的鳍条,有自己的频率、方向和天赋。统一并不要求我们变得一模一样,或放弃自己的本性。恰恰相反,整体正是凭借其每一部分的不可重复性而获得力量。

当每个人都各就其位,自由地展现自身所蕴含的品质时,一个个单独的冲量便连接起来。于是产生一种共同的运动,能够展现出任何个体都无法独自创造的东西。

海洋并不克服自身——它以自身的每一种形态运动。

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