靜默中前行:皇帶魚的祕密

作者: Inna Horoshkina One

皇帶魚幾乎靜止不動地游動:牠的鰭上數百根鰭條將各自獨立的脈動匯成一道波浪。

牠的體長可達八公尺,卻仍像一條幾乎沒有重量的銀色緞帶,悠游於水體之中。

皇帶魚不會以強勁的尾擊劃破海洋,也不會像鰻魚那樣彎曲整個身體。取而代之的是,一道幾乎察覺不到的波浪沿著牠的背脊掠過。數百根細長的鰭條依次抬起、轉動,並將動作傳遞給彼此——於是這龐大的生物便無聲地向前滑行、後退,或垂直靜止不動。

海洋彷彿向我們展示了一種沒有爭鬥的運動。

每個部分都保有自由,卻在與其餘部分協調一致時,匯成一道統一的波浪。

形似銀色緞帶的魚

皇帶魚,或稱皇帶魚,屬於 Regalecidae科。牠們是開放海洋中最神祕的居民之一:極少被人類活著捕獲,而牠們細長脆弱的軀體在死亡後往往斷裂成數段。因此,適合詳細研究的完整標本並不常見。

最大的個體可達約八公尺,因此巨型皇帶魚被認為是現存最長的硬骨魚。

儘管體型驚人,牠主要以小型甲殼類及其他微小生物為食。進食時,這種魚能夠保持近乎垂直的姿態——頭部朝上,宛如懸浮在水中的銀色圓柱。

幾乎貫穿整個背部的鰭,幫助牠操控如此長的身軀。

正是在其構造中,科學家發現了一種此前未曾詳細描述的機制。

數百個微小動作——一道波浪

30年2026月 在同行評審期刊 Ichthyology & Herpetology 上發表了一項研究 Dorsal-Fin Musculoskeletal System of Oarfishes (Regalecidae): Fin Rays as Rotating Elements in an Undulatory System.

該論文的第一作者是 Gabriel Afonso(加布里埃爾·阿方索),Virginia Institute of Marine Science 的研究員。這個國際團隊還包括魚類學家、工程師,以及來自康乃爾大學、史密森尼學會、NOAA Fisheries 和其他科研機構的專家。

為了研究這片魚鰭,研究人員結合了多種方法:

  • 解剖學的解剖;
  • 組織的組織學分析;
  • X光影像;
  • 電腦斷層掃描;
  • 對活體皇帶魚錄影紀錄的研究。

結果發現,背鰭的每一根鰭條都與軟骨、肌肉以及一個類似鉸鏈的關節相連。因此,它不僅能向前或向後傾斜,還能做出近乎圓形的旋轉——宛如一個微型的搖桿。

鰭條有數百根,每一根都具有一定的自主性。然而在運動時,它們並非雜亂無章地動作。它們的旋轉彼此協調,並沿著魚鰭薄薄的鰭膜傳遞,形成一道行進的波浪。

於是,眾多細小的動作便匯聚成一道統一的流。

幾乎不移動身體便能前進與後退

大多數身體細長的魚類,都是靠全身波浪狀的彎曲來移動。皇帶魚也能採用這種方式,但牠最大的優勢在於長長的背鰭。

這種魚能將鰭的波浪導向一側而向前游動,接著改變波浪方向而向後退。不僅如此,魚鰭的不同部位還能同時產生朝相反方向行進的波浪。

這賦予了這種動物對自身在空間中位置極其精細的控制。

牠龐大的身軀幾乎不會隨之搖擺。這種魚保持垂直的姿態,緩緩接近獵物,或懸浮在水體之中,不做出任何劇烈的動作。

科學家將這種移動方式稱為 ribbon-fin swimming ——即藉由帶狀鰭游動。這套系統在硬骨魚類中約獨立演化出現過十次。然而,研究人員尚待釐清其他物種是否也使用同樣靈活、可旋轉的鰭條。

當海洋成為工程師的老師

康乃爾大學機械與航太工程學教授羅布·謝潑德(Rob Shepherd)對皇帶魚這片奇特的魚鰭產生了興趣。

他思索著打造一台大型水下機器人,讓它能足夠安靜地移動,以免驚嚇魚類和其他海洋動物。這樣的裝置或許能搭載觀測海洋狀態的儀器,向前與向後移動,並接近活生生的生物,而不以引擎的噪音闖入牠們的空間。

然而,要重現這一自然界的解決方案,首先必須理解它的構造。於是,這項工程任務促成了與魚類學家威利·貝米斯(Willy Bemis)的合作,並帶來了對皇帶魚魚鰭力學的首次詳細描述。

必須澄清一點:這項研究並未宣稱已造出成品的皇帶魚機器人。目前呈現在我們面前的,是一項解剖學上的發現與一個仿生學構想——將自然界所尋得的原理移植到未來技術中的可能性。

但這個方向本身改變了習以為常的設計邏輯。與其讓機器更強力地去克服水的阻力,不如教會它分散運動——輕柔、無聲且協調一致。

不去克服水

我們習慣將力量與更大的使勁聯繫在一起:要移動得更快,就得推得更猛、加速、克服阻力。

皇帶魚提供了另一種運動的幾何學。

牠魚鰭上任何單獨一根鰭條都無法移動八公尺長的身軀。但數百根由鰭膜相連、協同動作的鰭條,卻能生成一道承載整條魚的波浪。

在這裡,水不會成為敵人。它接納這股衝量,並將其延續下去。

這並不意味著完全沒有物理阻力——流體動力學的定律並不會消失。然而,身體的形態與魚鰭的運作,使這種動物能以極其細膩的方式與水環境互動,不把運動耗費在全身劇烈的側向擺動上。

這一解決方案的精妙之處正在於此:不是取消環境的性質,而是在其中展現自身的可能。

海洋提醒了我們什麼?

皇帶魚並不克服水——牠與水一同創造運動。牠魚鰭的每一根鰭條都保有自主性,但在與其他鰭條達成協調時,便成為一道統一波浪的一部分。

依照類比的法則,同樣的原理也能在人身上辨認出來。我們每個人都是造物中獨一無二的鰭條,有著自己的頻率、方向與天賦。合一並不要求我們變得一模一樣,或放棄自己的本性。恰恰相反,整體正是因為其每一部分都不可複製,才獲得了力量。

當每個人都各就其位,自由地展現自身所蘊含的品質時,個別的衝動便匯聚起來。於是產生一種共同的運動,能夠展現出任何人單憑一己之力都無法創造的事物。

海洋並不克服自己——它以自身的每一種形態運動著。

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