① 魚的力量為什麼那麼大
這對於沒釣過魚的朋友來說,可能會感覺到不可思議:
把他們「拉下水」的魚,可能是幾十斤甚至才十幾斤,和人相比根本不是一個重量級。
魚哪兒來這么大力氣?體重只有十幾斤的魚為什麼能將十倍於自己體重的人拉下水呢?
魚鰭的秘密
魚咬鉤後,人和魚的Battle就是力氣的比拼。人得靠肌肉使勁兒,靠著身體的姿勢來把控方向,而魚的鰭可以同時起到提供力量、調控方向的雙重功能。
作為被定義成終生生活在水裡、用鰓呼吸、用鰭游泳的脊椎動物,魚類包括圓口綱、軟骨魚綱和硬骨魚綱等三大類群。
魚的外觀(圖片來源:人教版生物必修一)
以生活中常見的硬骨魚為例,魚身體表面分布著大小、形狀各不相同的魚鰭,分別為背鰭、胸鰭、腹鰭、臀鰭、尾鰭,一般常見的魚類都具有上述的胸、腹、背、臀、尾等五種鰭。
其中,尾鰭在提供前進的動力的同時,也決定著前進的方向。如果失去尾鰭,魚類就無法改變行進的方向了。而胸鰭相當於陸生動物的前肢,對魚類具有運動、平衡和掌握運動方向的機能,當魚失去胸鰭時,魚體會左右搖擺不定。
腹鰭相當於陸生動物的後肢,具有協助背鰭、臀鰭維持魚體平衡和輔助魚體升降轉向的作用。背鰭用於保持魚體側立,對魚體平衡起著關鍵作用,若失去,會失去平衡而側翻。
但也有些體形長的魚類,可以通過背鰭和臀鰭協助身體運動,並推動魚兒急速前進。如帶魚的背鰭、電鰻的臀鰭、海鰻的背鰭和臀鰭都能推動魚體向前運動;臀鰭還可以協調其它各鰭,起平衡作用。若失去它,魚身會輕微搖晃。魚類的運動與體形和鰭的變化有著非常密切的關系。
魚鰭是魚類運動最主要的動力來源。當然,魚的力氣大小受到多方面因素的影響,它和魚本身的大小也相關。一般來說,小魚的爆發力更強,但並不持久,大魚發力較慢,但力氣很大、難以控制,這一點,相信釣魚愛好者們肯定深有感觸哦。
人會蛙泳蝶泳不算啥 魚還會「波浪泳」「噴水泳」呢!
能把釣魚人拽到水裡,這和魚兒們都是「水中健將」息息相關。要想做到「如魚得水」,自在游動,魚兒還得在通過魚鰭獲取力量的基礎上,組合出不同的運動方式後,才能游出完美的泳姿。
而魚兒的運動方式有這樣幾種:
(1) 利用軀幹部的肌肉收縮和尾鰭的擺動來游泳;
(2) 依靠胸鰭等的擺動劃水運動;
(3) 利用鰓孔向後噴水引起的反作用力使魚體向前游。
實際上,後兩種游泳方式並不常用。胸鰭等的擺動劃水方式一般用於在流水中靜止的情形中。當魚位於流水中保持靜止時,不需要使用尾鰭,胸鰭的擺動產生輕微推力就能讓它們保持靜止;而鰓孔噴水一般只有在遇到危險時,魚兒想要「逃之夭夭」,才會使用。
魚的游動 (圖片來源:wirefax)
魚類利用軀幹部的肌肉收縮和尾鰭的擺動來游泳的方式,被稱為波狀擺動推進,大部分的魚類和水生哺乳動物(鯨魚、海豚等)都採用這樣的方式。前進時魚體彎曲,會形成逆前進方向的行波,當行波速度大於前進速度時就會產生向前的推力。
波狀擺動推進又分為鰻鱺模式、鰺科模式和月牙尾推進模式。
典型的鰻鱺模式就像水蛇在水中前進一般,身體從頭至尾不斷作幅度相同的擺動。
而生活中,最常見的魚兒游泳方式是鰺科模式,在游動過程中,魚體前部分基本不動,從中部開始至魚尾進行擺動,且擺動幅度從中部至魚尾逐漸增大。
月牙尾模式則出現在海豚、鯨魚身上,它們主要通過巨大的月牙形魚尾來實現推進,不斷向前游動。
通過波狀擺動獲得前進動力的魚類,會在身體表面形成一層旋轉的水流,被叫做「渦」。當魚向前運動時,渦會沿著魚身向後滑動,在魚尾處脫落。神奇的是,規律脫落的渦能繼續在水中運動,為魚提供向前游動的推力,這就是「反卡門渦街」現象。
卡門渦街現象(圖片來源:Dr. Maarten Rutgers)
魚的力氣能把人拽水裡 是怎麼做到的?
有了魚鰭,魚兒有了力氣,也有了控制方向的工具;有了多樣的游泳方式,魚兒才能行動自如。二者為魚兒在與釣者的博弈中化身「大力水手」提供了由內而外的基礎。但除了魚鰭和游泳方法之外,釣魚時「人-魚-釣竿」三者的受力關系也起到了至關重要的作用。
實際上,三者形成了我們熟悉的力學系統——杠桿。當魚咬住魚鉤後,釣魚人將魚竿立起,魚竿、人手、魚就形成了一個杠桿體系。當竿尾觸地時,竿尾與地面接觸點為杠桿支點,兩只手向後發力,魚竿本身為杠桿,竿頭魚線向前發力,杠桿,形成!
魚竿杠桿示意圖(圖片來源:作者自繪)
據圖所示,當魚咬鉤後,人將魚竿提起至與地面成90°夾角,魚受到驚嚇向前運動,會產生兩倍於自身體重的拉力作用在魚線上,非常難以控制,這部分拉力就需要我們用胳膊使勁兒來平衡。
一般來說,釣魚時是坐姿,手握竿位置大約與肩齊平,高度大約為1米。若魚竿長度以5米來計算,通過杠桿原理可以計算得出,人需要付出大約相當於魚體重十倍的力量,才能將魚拉住,這可不是小數字!如果上鉤的魚體重為5KG,那麼就需要釣魚者瞬間使出50KG的力量來保證自己不被魚拉下水。
當然,上述情況建立在釣魚人用蠻力「硬拉」的情況下。實際釣魚中,可以通過「8字溜魚」等技巧來減少和魚正面對抗。所以,愛釣魚的小夥伴們注意了,用蠻力硬拉很可能斷線斷竿,甚至被魚拉下水哦!
圖片來源:微博@自然男孩兒
當魚咬鉤後,竿子由於各種原理無法立起,人只能通過變成水平方向的魚竿來拉魚,這樣的情景被稱作「拔河」。此時,由於人發力方向和魚發力方向基本共線,杠桿作用並不存在,人所需要的拉住魚的力也並不是很大。可是,「最輕松的姿勢往往最危險」,這種情況往往是最容易被拉下水的,為什麼呢?
圖片來源:釣魚吧
首先,出現「拔河」的狀況,一般是因為魚太大了,魚竿無法保持直立,此時若想拉住魚所需的力量本身就很大;再者,魚竿被拉直時,人的手臂也被拉直了,無法發力,很多溜魚的技巧就無法施展,釣魚人只能用蠻力和魚對抗,真是「巧婦難為無米之炊」。
此外,釣魚時人一般為坐姿,此時在水平方向上人的著力點太少了,即使有力也使不出,因此在「拔河」的情況下,人很容易被魚拉到水中,從「你釣魚」變成「魚拽你」。
在熟知「人-魚-釣竿」的力學原理上,運用適當的「溜魚」技巧不但能讓咬鉤幾率增加,還能降低將魚拉上岸的難度。總而言之,釣魚是一項和魚兒「鬥智斗勇」的運動,用蠻力可是很難在和魚的拉鋸戰中取勝。