世界上最高效的游泳者：水母创建“虚拟墙”以增强性能

时间：2022-05-16 19:58:00来源：

在玻璃制膜容器中捕获的图像。

南佛罗里达大学领导的一项新研究揭示了水母被称为“世界上最高效的游泳者”的原因之一。整合生物学副教授布拉德·杰梅尔（Brad Gemmell）发现，水母会产生两个涡流环，它们是半透明物体下方的甜甜圈状流体，它们以相反的方向旋转。它们表现为水母被挤压并在每个游泳周期中重新打开，从而提供了一种“地面效应”力，就好像它们要被推离海底一样。

在机场跑道上，“地面效应”得到了最广泛的理解。起飞期间，空气在飞机与地面之间挤压，这会产生压力并产生动力，从而提高性能。盖梅尔（Gemmell）的实验表明，水母可以使用它们的两个涡流环代替地面。涡流环互相抵制，形成了一个“虚拟壁”，与在底部附近游泳的动物相比，虚拟壁的性能有所提高。从来没有人证明过动物能够在坚实的边界之外产生这种现象。

高速摄像头通过带有示踪颗粒的激光片捕获游泳的水母。

“这些简单的动物已经阐明了如何在开阔的水面上实现“地面效应”类型的增强，而远离任何固体表面，这一事实有可能为工程车辆利用这一现象打开一系列新的可能性。，Gemmell说。

在发表于英国皇家学会会刊上的研究中，Gemmell通过使用高速数码相机以每秒1,000帧的速度记录在玻璃拍摄容器中游泳的八只水母的运动来捕捉运动。他和他的同事目睹了运动的水母与从静止开始的水母相比，最大游泳速度增加了41％，每个游泳周期的累积移动距离增加了61％。

水母的解剖特征以及月水母在游泳周期中的涡流布置。

与螺旋桨的运动不同，水母不会产生空化气泡并且保持沉默，从而使它们在水中安静地运动。游泳的高效率还帮助他们储存能量以促进生长和繁殖。几个研究小组将水母作为开发水下车辆的模型，该水下车辆可以配备监测海洋而不会受到干扰的传感器。这些新发现可能会增强这些技术的发展，并进一步增进对海洋的了解。

参考：Brad J. Gemmell，Kevin T. Du Clos，Sean P. Colin，Kelly R. Sutherland和John H. Costello在2021年1月6日发表的“最有效的后生游泳者创建了'虚拟墙'来提高性能”。皇家学会B.DOI：
10.1098 / rspb.2020.2494