“骑”着蓝鲸冲浪的鱼你见过吗 新研究首次揭秘印鱼如何“驾驭”流体动力学

在海洋里有一种性情懒惰的鱼，体形瘦长，头颈部长着一个椭圆形大吸盘，以附着在鲨鱼或其他较大海洋生物的身体上遨游著称。它叫印鱼(remora fish)，因为吸盘形状像图章而得名。

这种擅长“搭便车”的潜水鱼为何如此驾轻就熟，一直不为人知。一项对鲸鱼的新研究首次“意外地”完全记录下印鱼的冲浪秀，揭示了其在“搭乘”体长30米的蓝鲸时所使用的精巧技能，以“驾驭”剧烈的流体动力学。

使用先进生物传感标签

这项研究报告发表在10月28日的《实验生物学杂志》上，一个国际研究团队研究了蓝鲸在美国加利福尼亚州派洛斯福德和圣迭戈海岸附近活动的独特流体环境。研究称，利用具有视频录制功能的先进生物传感标签，有史以来第一次连续捕捉到印鱼在宿主生物体上进行自我控制的行为。

研究显示，即使鲸鱼的突增速度超过每秒5米，印鱼也可以在“骑行”过程中自由移动和进食。它们沿着鲸鱼身体表面附近存在的特殊低阻“行车道”进行冲浪，而科学家以前并不知道印鱼这种冲浪和掠过行为。

研究人员表示，这项研究代表了迄今为止对鲸鱼进行的分辨率最高的全身流体动力学分析，从中得出的结果可能会被用作更好地了解该物种的行为、体能应用和整体生态健康的基础，并在未来的研究中改进对鲸鱼和其他迁徙动物的标记和跟踪。

研究鲸鱼却有意外收获

“很幸运和巧合，我们的记录捕捉到印鱼与鲸鱼是如何在这种环境中相互作用，并能够利用鲸鱼独特的流动动力学来发挥自身优势。这令人难以置信，因为我们几乎完全不了解印鱼在野外长时间内是如何在宿主身上表现的。”弗拉曼补充道。

此前，科学家们主要依靠静止图像和未经证实的数据来研究印鱼和其在海洋栖息地的宿主之间的共生关系。印鱼如何处理水下的黏附行为一直是个谜。

在新研究中，研究人员使用了带有双摄像头的多传感器生物记录标签，通过四个分别约5厘米的吸盘将这些标签固定在鲸鱼身上。这些标签能够计算鲸鱼生态系统内的各种测量值，比如鲸鱼周围的表面压力和复杂的流体力，以及GPS位置和通过标签振动产生的行进速度。所有这些都是以每秒24帧和720p分辨率的视频记录的，而同时也记录下印鱼的行为。

吸盘可粘在任何位置

研究小组借助西班牙巴塞罗那超级计算中心对211分钟的视频片段和鲸鱼标签数据进行了处理，在整个鲸鱼身上的61个位置捕捉到27条印鱼，发现这些印鱼通常是在三个最有利于流体动力学的位置之间移动。这三个位置由鲸鱼独特的体形特征造成了水流和尾流分离：通气孔的正后方，背鳍的旁边和后面，以及胸鳍上方和后面的侧翼区域。

根据研究小组的测量，鲸鱼以1.5米/秒的闲适速度游动时，在其通气孔后面的尾流中，一条中等大小的印鱼所承受的切应力可以低至0.02牛顿，是自由水流中阻力的一半。鲸鱼的尾巴附近能产生最大的流体动力值，吸附在这个位置的印鱼所承受的切应力高达0.14牛顿。

然而，安德森指出，印鱼自身的吸附力为11至17牛顿，所以鲸鱼即使以更高的速度游动，印鱼也能轻松“骑行”,“我们发现，印鱼的吸盘非常坚固，它们可以粘在鲸鱼任何位置，甚至是阻力最大的尾部。”

先进生物传感标签显示，为节省体能，印鱼充分利用了鲸鱼的物理优势：它们在鲸鱼身体周围的一层薄薄流体中冲浪，这层流体被称为“边界层”(boundary layer)。研究人员发现，与自由水流相比，边界层的阻力减少了72%。

“这种掠过和冲浪的行为令人惊叹。”弗拉曼解释，“在印鱼和鲸鱼之间的这个狭窄空间里，当流体被输送到其中时，能以更快速度移动但压力更低，所以不会把印鱼推开，反倒可以将其吸向宿主。印鱼可以游到自由水流中咬一口食物，然后再回到‘边界层’，但在自由水流中游动需要更多的能量。”据南方都市报

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