同样是在水里游,为什么一些鱼类左右摆尾而哺乳类是上下摆尾,哪个效率高,为什么?( 四 )


这个问题很有意思 , 说明题主观察得非常细致 , 是个有心人 。那么 , 在水中的鱼类和哺乳动物 , 为何摆尾的方面一个是左右 , 一个是上下呢?我想原因无外乎有以下几个方面:
第一是身体结构决定的 。鱼类的身体包括骨骼的形状 , 都是上下扁平的 , 而肌肉的形状取决于骨骼的特征和分布 , 所以鱼类的骨骼直接影响着它们的身体结构 。鱼类身体内部的骨骼分为主轴骨骼和副肢骨骼两大类 , 其中主轴骨骼包括头骨和脊柱 , 副肢骨骼包括胸鳍、腹鳍、尾鳍等 。而胸鳍、腹鳍和尾鳍是鱼类能够行进的重要部位 , 它们的方向基本与扁平的身体结构一致 , 也是垂直的 , 因此在水中摆动时必须是左右方向才能形成推动力 。

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与之相反 , 像鲸鱼、海豹、海豚(也属于鲸类)等在水中的哺乳动物 , 它们的鳍或者与水面平行 , 或者呈一定角度 , 但不会与水面垂直 , 因此在滑水的时候 , 身体的摆动是上下方向 。

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第二是脊椎的结构影响 。除了鳍的生长方向以外 , 脊椎的结构也影响着身体摆动方向 。鱼类的脊椎 , 包括尾椎 , 椎体的横突面是左右相连 , 中间有相应空隙 , 而上下方向是脉棘 , 脉棘单元之间紧密相连 , 保护着里面的血管 。因此 , 鱼类的脊椎从活动受限上看 , 上下方向是没有活动空间的 。

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而哺乳动物的脊椎就不一样 , 和鱼类正好相反 。海洋中哺乳动物 , 它们的祖先其实都是从陆地上重返海洋的 , 在陆地上长期的进化 , 使它们的脊椎逐渐适应了身体行走、奔跑、跳跃等活动方式 , 也就是说倾向于向前向后、向上和向下 , 因此脊椎横突面不是前后相连(直立)就是上下相连 , 中间有一定的活动空间 , 促使哺乳动物的身体摆动是前后或者上下方向 。

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三是供氧的需要 。哺乳动物 , 无论是生活在陆地上还是海洋中 , 都是用肺来呼吸的 , 特别是在海洋中的哺乳动物 , 它们需要隔一段时间从海水中游到海面之上 , 把头或者气孔暴露在空气中进行呼吸 , 它们因为没有鱼类的鱼鳔 , 不能通过控制身体里气体的多少来调节沉浮 , 所以必须通过身体的上下摆动才能实现 。

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至于哪个摆动方式效率高 , 这还真是仁者见仁智者见智 , 毕竟这么长的时间 , 两者在海洋中都没有灭绝 , 从结果论的角度看 , 肯定是各有千秋 。
基本上 , 小鱼左右摆尾 , 大鱼上下摆尾 , 其中原因就在于重力的影响 。下面我就从力学的角度 , 分析下两种摆尾游泳的方式 , 比较下游行的效率 。
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