水母如何成為海洋中最有效率的游泳者

水母從不停歇。每天24小時，每週7天，它們在水中移動，尋找蝦和魚幼蟲等食物，每天的行程可達數公里。它們比任何其他游泳者都更有效率，相對於它們的大小，它們消耗的能量比優雅的海豚或巡遊的鯊魚都少。“它們的運輸成本——它們移動時使用的氧氣——比任何其他游泳動物低48%，”南佛羅里達大學的海洋生物學家布拉德福德·J·傑梅爾說。透過研究海月水母，即海月水母物種，傑梅爾和其他研究人員最近發現，水母透過在其身體周圍產生高壓區和低壓區來完成這一壯舉，這些區域交替地吸和推它們前進。

科學家們曾經認為水母之所以能輕鬆旅行，是因為它們很輕，主要成分是水。但是水有質量，質量仍然需要被移動。因此，傑梅爾與斯坦福大學的工程師約翰·達比裡及其同事一起，進行了近距離觀察。他們將一隻水母放入水箱中，並將微小的玻璃珠放入水中。透過用雷射照射這些珠子，他們可以用高速攝像機跟蹤它們的運動，從而基本上使動物周圍的水流速度和壓力可見。

當動物收縮它的鐘狀體——構成水母身體大部分的圓頂時——它在鍾狀體外部產生較低的壓力，在內部產生較高的壓力。科學家們在2015年11月發表在《自然通訊》上的文章中指出，由於物體從高壓向低壓移動，海月水母被向前拉動。

支援科學新聞業

如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞業 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。

然後研究人員得到了一個驚喜。當水母放鬆鍾狀體邊緣，使其張開時，動物下方的高壓水上升到鍾狀體內。“即使在它放鬆時，它也給了海月水母第二次向前推動，”傑梅爾說。為了完成這些動作，水母需要上下彎曲鍾狀體邊緣。水母有肌肉，但大多數肌肉像一堆橡皮筋一樣圍繞著鍾狀體。這種排列主要適用於擠壓。然而，最近，北卡羅來納大學威爾明頓分校的生物學家理查德·薩特利在邊緣發現了其他呈角度伸出的肌肉。這些纖維讓水母彎曲邊緣，移動周圍的水，從而成為非常有效的游泳者。

水母的游泳姿勢

水母在自身周圍產生高壓區和低壓區，然後從一個區域移動到另一個區域。透過將微小的玻璃珠放入裝有水母的水箱中，一組科學家能夠看到一個渦流——一個相對低壓的旋轉水環——沿著水母向下滾動。如下面的橫截面切片所示，渦流（藍色）顯示為兩個水輪（1）。當水母收縮時，它在鍾狀體內產生更高的壓力，動物被拉向前方的較低壓力區（2）。透過彎曲鍾狀體邊緣，水母將渦流向下移動到下方（3）。渦流在那裡旋轉時向上推水，給水母額外的推動力（4）。