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海豚的耗氧量和用模型测试得到的运动阻力,其他生物是不能达到如此高游速的。由流体力学可知,水中运动的物体受到阻力的大小与物体周围的液流形状有关。“层流”使阻力减小,而“紊流”使阻力增大。研究人员发现,海豚能高速游泳,不仅得力于它的流线型体形(海豚体形像一只纺梭,两头尖中间厚,横切面为椭圆形),更重要的是皮肤能产生“自适应表面”(compliant wall)。与鲨鱼的皮肤不同,海豚的皮肤表面光滑,其非光滑结构位于表皮之下,由真皮层构成。海豚皮肤分3层:最外面是表皮,其上有薄而光滑的角质膜;中间层是真皮层,像海绵一样,长有许多乳突,中空的乳突间充满着血液或体液,这些乳突在运动中能承受很大的压力;最里面由交错的胶质和弹性纤维组成,中间充满了脂肪细胞。
研究人员发现,当海豚快速游动时,随着水的阻力增加,海豚的皮肤由光滑逐渐变为相应的非光滑形态,以降低水的阻力。这种现象被称为“自适应性”或“顺应性”。这时皮肤就像一个减振器,防止湍流或紊流产生。皮下乳突的形状和弹性及其可流动的体液导致皮肤表面随着紊流变化,吸收紊流的部分能量,将紊流变成层流。
此外,海豚皮肤分泌的体液随着水压的增高而增多,这种体液具疏水性,能减少体表水层的摩擦力;海豚皮下肌 页码:[1] [2] [3] [4] [5] [6] 第5页、共6页 |
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