“动物奥运选拔赛”

湘　泓

动物不仅起源于水中，而且能在水中生活的种类和数量也都很多。不仅绝大多数水生动物有很强的游泳能力，即使是陆生动物，绝大多数种类都能在水里游泳，包括爬行动物中的龟、蜥蜴、蛇和鳄类，鸟类中的翠鸟、河鸟等，哺乳动物中的鸭嘴兽、针鼹、穿山甲、贫齿类、鼠类、灵长类、食肉类、长鼻类、有蹄类等等。以狗为例。狗一生下来从能跑跳开始，就会游泳，游的时候，高高扬起头，前肢交互刨水，后肢上下交替击水，这种游泳的姿势就是俗话说的“狗刨儿”。那些“水陆两栖”的哺乳动物游泳的本领则更胜一筹。例如北极熊在海里往往能轻松地从一座冰山游到几十到几百千米外的另一座冰山，速度可达10千米/小时。海獭一年中有95％的时间都是在海水中活动，它有一种奇特的技艺，可以以仰卧的姿势浮在水面上，把石块放在腹部作砧，然后用前足拿着海蛤不停地用力敲打石块，敲破蛤壳后再将其吸食。

游泳也是人类凭借肢体运动在水中行进的技能，在奥运会上的比赛项目有自由泳、蝶泳、仰泳、蛙泳和混合泳等，很多姿势都是模仿水生动物游泳的动作。而动物游泳的方式也是多样化的，主要有摆动法、划动法、水翼法、喷射法等。每种动物采取的游泳方式主要与它们的体型有关，并有较复杂的演化背景。

摆动法游泳

以摆动法进行游泳的，最典型就是鱼类，其效应决定于如下几个因素；鳍的大小和形状、鳍的斜度、鳍的摆动速度。多数鱼类有较大的尾鳍，尾鳍摆动产生向前的推力。但有些鱼类，特别是鳗鲡，尾鳍很小，在水中摆动游泳似乎与尾鳍大的鱼类很不相同。实际上，它们的差异在于后者细长的体形和更易于弯曲的脊椎骨。鳗鲡在游泳时身体前部保持直而不弯曲，后部则左右弯曲，一部分向左摆，另一部分向右摆，看起来像波浪形的，对水产生向侧面和后方的推力。总之，它是靠摆动着的身体把一部分水推向后方，身体得以前进。鳗鲡也是鱼类中的“旅行家”。生活在欧洲的鳗鲡，居然要游到遥远的马尾藻海和百慕大东南面温暖的海域中去产卵繁殖，洄游的距离远达5000多千米!

除了鱼类外，以摆动法游泳的动物还有很多。最原始的动物——原生动物中的眼虫、衣滴虫等就是靠细胞表面分化而形成的运动细胞器——鞭毛的摆动来游泳。鞭毛还存在于高等动物的精子中。因此，这种在水中摆动前进的运动方式被认为是起源很早的原始方式。

文昌鱼属于头索动物，不像鱼类那样善于游泳，因为没有偶鳍，不能使身体平衡，也不能随意转弯，游泳时便只能依靠扭动身体和尾巴。在两栖动物中，蝾螈和蛙类的幼体——蝌蚪都是靠尾部的摆动游泳的。此外，蝾螈的成体由于四肢较弱，游泳时四肢紧贴腹部，借助躯干和尾的弯曲而移动。多数海蛇的尾不是细长如鞭，而是侧扁如桨，甚至连躯干后部都是侧扁的，和陆生蛇迥然有别。海蛇在水中游泳时，摆动的尾部是主要推进器，使身体像波浪一样蜿蜒前进，在平静的海面上荡漾起优美的涟漪。

在鱼类中，旗鱼的游泳速度最快，名列第一。旗鱼平时游速可达90千米/小时，短距离的速度超过110千米/小时，连最快的轮船也是望尘莫及。旗鱼在游泳的时候，用长剑般的吻突将水很快向两旁分开，并不断摆动尾鳍，仿佛船上的推进器那样，再加上它的流线形身躯，发达的肌肉，摆动的力量很大，于是就像离弦的箭那样飞速地前进了。

剑鱼有纺锤形的体型，尾部较细，摆动有力，体表覆盖着一层光滑的鳞片和润滑体表的黏液。这是一种高度流线型的体型，对剑鱼高速前进，减少阻力有着十分重要的作用。所以，剑鱼的游泳速度也十分惊人，仅次于旗鱼，是鱼类中的“飞毛腿”。

划动法游泳

胸鳍比较发达的鱼类，则可利用胸鳍的划动使身体前进或后退。最奇特的是长有“翅膀”的飞鱼。不过，与鸟类的翅膀不同，飞鱼身上长的是一对宽大的胸鳍，一直延伸到尾部，使整个身体则像织布的“长梭”。飞鱼在海中游泳的速度很快，在冲力足够大的时候，飞鱼可以从水中跃出，能在离开水面4～5米的高度，像滑翔机一样飞行几十米，在空中停留的最长时间可达1分钟之久，飞行的最远距离有400多米，飞行时速可达57千米。它在空中滑翔时，还会利用风力使自己飞行得更快。

身体庞大、模样奇特的蝠鲼，行动也很敏捷，常常鼓动双鳍拍击水面，作旋转状的跳跃，还会在离水面三四米高的空中拖着长长的尾鳍滑翔。它的飞翔能力虽不如飞鱼，但是它那硕大的身躯腾空出水的姿态十分令人惊奇，着实与众不同。而它在海底游动时，将那巨大的胸鳍扇动起来，会产生暗流，冲力很大，把海底搅得沙飞石滚，一片浊流。因此，人们又叫它“海中魔鬼”。

更有趣的是海马鱼，游泳时将头部向上，垂直地立在水中，依靠背鳍和胸鳍的扇动，可以直升直降，缓缓而行。

其他水生动物中也有很多是采用划动法来游泳的。外形酷似草鞋的草履虫是长着数千根纤毛，纤毛能划动，作用如桨，使草履虫就像是一艘由数千具桨一起划动的潜艇，能以1毫米／秒的速度前进。

大多数水生节肢动物都善于游泳，如螃蟹、对虾、磷虾、螳螂虾、鲎和水生昆虫等。例如对虾有10对附肢，其中5对用于捕捉食物和在海底爬行，5对用于游泳，尾部是扁平的扇尾。看到它们摇摇摆摆的样子，人们一般都认为它们在海中肯定游不快。其实，它们都是游泳的能手，在水中忽儿向前，忽儿向后，活动自如，还能拨水向后腾跃，尤其是长距离游泳，更是它们的拿手好戏。对虾身体轻健，游得快，在大约两个月的时间内，可以完成上千千米的长途旅行。

昆虫基本上是陆生动物，但有些昆虫的幼体生长在水中，如蜉蝣、蜻蜓、蚊虫等。还有很多昆虫成虫时仍生活在水中，如龙虱、水龟虫等鞘翅类和划蝽、仰泳蝽、田鳖等半翅类昆虫等，它们是后来再从陆地(或湿地)转入水中的。大多数水生昆虫都用划动法游泳。

蛙类的成体依靠后肢的划动游泳，由于后肢的趾间有蹼，所以在水中划动时可以增加对水的推力。

鸟类中的游禽，如潜鸟、鹈鹕、鸬鹚、鲣鸟、大雁、天鹅、野鸭、鸳鸯、海鸥等，都是靠双腿的划动来游泳。一些涉禽的幼鸟也用同样的方式游泳。它们的趾间有蹼，当腿向后伸时蹼就展开，增加对水的推力；当腿回向前时蹼便褶缩，以减少对水的阻力。它们在水面游泳，犹如船在水面划动。

水翼法游泳

水翼就是水生动物的流线型运动器官。以水翼法游泳是体形较大的水生动物，如企鹅、海豚、鲸鱼、金枪鱼等常采用的运动方式。它们除了有流线型的体型外，还有流线型的运动器官。

企鹅在水下鼓翅前进的特

点，可以看出它和鱼的游泳很不相同。它游泳时从翅膀的横断面可以看到有两种作用的力量，一是与前进方向相反的流体的阻力，一是与阻力垂直的升力。当翅下扑时前缘上翘，与前进方向造成正迎角，产生朝上向前的升力。当翅上举时，前缘下沉，造成负的迎角，产生朝下向前的升力(或称沉力)。在翅的一举一扑活动之中，方向不同的部分升力相互抵消。企鹅靠向前推进的矢量推动，得以在水中快速前进。企鹅的游泳和潜水技能都是出类拔萃的，游泳速度一般为5～10千米/小时，最高可达60千米/小时。潜水深度可达数十米，一次潜水可以持续5分钟左右。在海面上游泳时，它们还常常做出跳跃的“飞行”动作。

水生龟类，一般具流线型的壳，有利于游泳时减少水的阻力，四肢较扁平，指、趾间具蹼。绿海龟、棱皮龟、玳瑁、螭龟、丽龟等四肢特化成鳍状的桡足，在海中游泳时形成水翼。可以像船桨一样在水中灵活地划水游泳。例如棱皮龟是一种生活在远洋的动物，可持久而迅速地在海洋中游泳，故有“游泳健将”之称。1970年，我国长江口海域捕获了一只棱皮龟，而它身体上所挂的标记却表明它还曾经在数千千米之外的英国大西洋海域被捕获过，足见它的游泳本领之高强。

金枪鱼游泳时与水面垂直的尾部成为水翼，左右摆动而迅速前进。这也说明，有些鱼类的摆动游泳与水翼游泳没有绝对的区别。金枪鱼游泳能力强，活动范围广，游速很快，一般为37千米／小时，短距离突发性运动的速度可达75千米／小时。金枪鱼的洄游路线也很长，有一种金枪鱼能够从美国的加利福尼亚沿岸游到日本近海，全程8500千米，平均每天游26千米；另一种金枪鱼横跨7770千米宽的大西洋只用了119天，每天的路程超过了65千米；还有一种金枪鱼能够从澳大利亚湾穿越印度洋，最终抵达大西洋彼岸。

哺乳动物中的鳍足类虽然能够上陆，但一生的大部分时间是在海水中度过的。它们靠着流线型的身体、发达的肌肉以及强有力的鳍状肢，在海水中行动自如，非常机敏。其中海象的游速为24千米／小时，可潜至70米以下的深度；海狗可以潜水到i00多米深，游速也快，可达27千米／小时：海豹的游速也大约为27千米／小时，但它潜水的本领更为高强，一般可以潜至100～300米左右的深水处，每天潜水多达30～40次，每次持续20分钟以上。

鲸类是完全在水中生活的哺乳动物。它们的体形中部最粗，两端尖细，看上去呈纺锤形。实际上，鲸类在水里因受水压的作用，使其前端到胸部间的部分变得很尖细，更像是抛物线形。这对它们游泳很有利，可减少运动的阻力。当然，各种鲸类的体形也并不完全相同，这和它们的游泳速度有关。如露脊鲸游速较慢，身体近乎圆形，不到10千米／小时；座头鲸的速度更慢，一般仅7千米／小时；抹香鲸的速度要快得多，平均为18千米／小时，瞬时速度可达37千米／小时，蓝鲸和长须鲸也能以同样的速度畅游10～15分钟。在大型鲸类中，游速最快的鲸类要算体形较细长的大须鲸，在水面的瞬时速度可达56千米／小时。

体型较小的海豚类是能保持高速运动持续时间最长的鲸类，例如，真海豚能以37千米／小时的速度持续游很长时间。当它游在驱逐舰前的波浪中时，速度可达59千米／小时。有些海豚甚至能连日和全速航行的船只悠然地并驾齐驱。

鲸类尾鳍的作用也和鱼尾不同，可作上下摆动，形成与水面平行的水翼，借水的反作用力而推动身体前进。为什么鱼的尾鳍是垂直的，而鲸类的尾鳍却是水平的呢?原来，鱼类虽然可以在水中呼吸，但为了追逐食物或逃避敌害，常需要急速左右拐弯，这种运动以垂直尾鳍为最有利。鲸类却必须到水面换气，再潜水觅食，水平尾鳍对这种快速上下运动最有利。当尾鳍上下等量摆动。身体就可以直线地前进，若往下的摆动大于往上，它们就上升，反之就下沉。

海豚游泳速度快的原因之一，是它们的皮肤具有特殊的结构，即有所谓“弹性表皮”，能消除水在身体周围所产生的紊流，也叫湍流，使皮肤表面保持稳定的层流。

水翼的左右宽度称为翼展，前后缘的距离称为翼弦。翼展与翼弦的比值(称为展弦比)对水翼运动的效应很有影响。比值大时可使升力不变而降低阻力。企鹅、海龟、鲸、海豚、金枪鱼的水翼的展弦比值较大，故游泳较快。除了高效的水翼运动之外，它的流线型体型也使它在水中的阻力小，因而能快速游泳。海豚快速游泳时，常跳出水面，看来似乎浪费能量，实际是因为它们在空气中前进阻力较小，在同等距离的移动中，消耗的能量反而较少。

喷射法游泳

喷射法的游泳是有些无脊椎动物特殊的游泳方式。例如软体动物的乌贼、章鱼、鹦鹉螺、扇贝，腔肠动物的水母，以及昆虫中的蜻蜓幼虫等。

乌贼、章鱼等头足类软体动物的游泳技术是惊人的。乌贼的内贝壳疏松多孔，可以蓄存空气增加浮力，它像鱼一样，体内有鳔，所以能在茫茫海洋中自由自在地邀游。它在头部下方后端的腹面有一种漏斗状的构造和裂口，水通过裂口进入套腔以供呼吸，漏斗有来自脑的食管下叶的神经分布，具有多种功能。套腔壁有肌肉，当套腔壁肌肉迅速而有节奏地收缩时，水就从漏斗中被迅速挤出，产生推力，使身体后退，漏斗也可转而向后，使它们在水中前进。飞乌贼在遇到紧急情况时还可在水面上飞行一段距离。更有趣的是，乌贼的腕既是捕食器官，也是交配器官，雄性的腕能自行脱离身体，游泳到雌性身边进行交配。

鹦鹉螺游泳的方式与乌贼相仿，也是利用漏斗收缩喷射海水，以反作用力来推动身体的前进。鹦鹉螺气室中空气的调节，能使它在海中漂浮。最新的研究则认为鹦鹉螺是通过串管的局部渗透作用，缓慢地排出壳室中的液体，使身体的重量减轻而上浮，随后，周围的压力又将海水压回壳室，使身体的重量增加而下沉，就像一个小型的潜水艇。

蜻蜓的稚虫生活在淡水中，它们的直肠形成较大的鳃室，平时水进鳃室而供应氧以进行呼吸。在应急状态下，可通过直肠壁的肌肉加强收缩，从肛门挤出大量的水而使身体突然前进。有些蜻蜓稚虫可应用这种方法前进30厘米，每次喷射前进6.8厘米。在十分危急的情况下，其速度可达50厘米／秒。

水母的身体呈透明的伞形。它的身体由内外两胚层所组成，两层间有一个很厚的中胶层，不但透明，而且有漂浮作用。它们在运动时，利用体内一伸一缩地喷水反射前进，远远望去，就好像一顶顶圆伞在水中迅速漂游。当水母在海上成群出没的时候，紧密地生活在一起，连成一个整体，漂浮在海面上，显得十分壮观。

此外，水中还有一类浮游动物，它们的游泳能力较弱，一般不能逆水前进，只能依靠水流、波浪、水的循环流动或在水面靠风力来移动位置。浮游动物的种类组成复杂，从单细胞的原生动物到脊索动物都有，还包括许多水生动物的幼虫，如原生动物、轮虫、枝角类、桡足类、毛颚动物、被囊动物、腔肠动物、浮游软体动物浮游多毛类以及浮游幼虫等。它们无论种类还是数量都十分庞大，在各种水域中“随波逐流”地游动，这也显示了动物游泳方式的多样性。

责任编辑庞云