本文參加百家號#科學了不起#系列徵文賽，了不起的動物植物。飛得最快的鳥是遊隼，跑得最快的哺乳動物是獵豹，遊得最快的魚是誰？“旗魚，最高速度每秒35米。”給出答案的你先等等，來聽一個衝刺的故事。馬薩諸塞大學的遠洋研究實驗室，一直在觀測記錄大型海洋生物，金槍魚、旗魚、海龜的生態活動。實驗室給藍鰭金槍魚的背鰭上安裝監測速度和位置的微型記錄儀，儀器用於短期採集資料，跟隨金槍魚巡遊1個月後自動脫落。掉落的記錄儀漂浮到海面上會發出訊號，跟實驗室合作的漁民看到訊號後能及時回收脫落的儀器。剛過1個星期，漁民送來第1份記錄儀。儀器原本裝在一條400公斤的藍鰭金槍魚身上，現在被撕裂了，掉到海里。下載了記錄儀裡的資料後，實驗室震驚了。儀器脫落的原因是因為金槍魚遊得太快了，扯掉了附著在背鰭上的記錄儀，它的速度達到64米/秒。金槍魚64米/秒的速度超過旗魚記錄將近2倍，只是金槍魚的速度僅是瞬時衝刺速度，不能長久保持。還有比金槍魚更快的魚嗎？生物學家沒法記錄每一條魚的衝刺速度，做不到精確比較。不過魚類的速度高手有張公認的榜單，在遊得最快的魚類名單中，旗魚、劍魚、金槍魚是前3強。同樣是魚，速度高手為什麼能比其他魚兒遊得快？跟身體結構，運動效率，游泳姿勢密切相關。速度高手各有各的天賦，不過它們擁有成就最快速度的共同點：體重偏重、體溫高、體表阻力系數小。在海洋裡，你只要按照這3個共同點去找魚，無論是硬骨魚還是軟骨魚，找出來的魚兒一定能遊得飛快。體重偏重無論是陸地奔跑、天空飛翔，還是海洋巡遊的動物，速度最快的高手，體重和身材在本活動領域中，屬於中上水平。體力和能量爆發的比值有個最佳點，這個點的範圍只處於體重在中上水平的動物之中。長時間高速運動跟肌肉的有氧代謝有關，而最高爆發速度，也就是最快速度，跟無氧代謝緊密聯絡。當你慢跑或騎行時，身體依靠有氧代謝分解的糖份來提供能量。當你從事劇烈運動，比如衝刺和舉重，有氧代謝滿足不了能量需求，這時你進入無氧代謝模式，消耗的是儲存在肌肉中的能量（腺苷三磷酸，ATP）。無氧代謝產生能量的速度更快，但維持時間也更短，只能做到暫時性的爆發。小個頭的動物身體肌肉不夠，儲存的能量有限，最快速度比不上大個頭。不過最快速度也不僅僅只依賴肌肉，如果速度只由肌肉組織和動物步幅長度決定，那尺寸最大的動物應該是速度最快的動物，事實並非如此。體重更重的動物需要的啟動能量更多，大個頭的動物在加速時需要的時間更長，能量儲存的侷限限制了它的最快速度。最快速度由體重決定，看似粗暴直接的推論，在生物界，它的準確率為89.3%。接近90%的準確率，適用於生物界內的絕大多數動物，包括飛鳥爬蟲，走獸游魚。上圖是3個領域，天空，陸地，海洋，動物們體重和最快速度的曲線圖。根據圖中的駝峰曲線，還可以推測出恐龍奔跑的最高速度，也就是說，個頭巨大的霸王龍，跑得並不快。圖中綠色是天空領域，包括飛蟲和鳥類。黃色是陸行領域，包括爬蟲和走獸。藍色是水域，魚蝦鯨魚都在其中。飛行和奔跑動物的速度隨體重增長的曲線形狀相似，不同的是飛行動物的速度是奔跑動物的6倍。對於魚類來說，最高速度隨體重增長的曲線更為陡峭，這意味著，在水裡，體重增長對速度提高的優勢大過在空氣中。上圖是海洋生物的體重與最快速度的對應圖，個頭過小或過大，都不能遊得最快，中上水平的體重，是爆發速度高手的最佳條件。來看海洋速度高手的體重，成年旗魚50～100公斤，劍魚70～120公斤，金槍魚中藍鰭金槍魚最大，平均220公斤。3種魚類的個頭比大多數魚類要大，但比鯊魚和鯨要小一些。[百家號-法蘭西is培根-未經授權請勿轉載其他平臺]體溫高除了體重外，速度跟體溫密切相關。就像你在運動前熱身一樣，先有溫度後有速度。在天空中，溫血動物的速度比冷血動物要快，比如體重相同的蜂鳥和蝴蝶，鳥比蝶快。在陸地上也一樣，同等體重下，哺乳動物比爬行動物快。水域跟天空和陸地都不同，水的傳熱比空氣要快，海水帶走身體熱量的速度比空氣快25倍。在海洋裡，溫血動物需要消耗很大的能量來保持體溫，它們用於速度的能量就有所欠缺。所以在海洋裡，溫血動物的速度比冷血動物要慢。同樣體重的魚類和鯨類，魚比鯨快。拋開海洋裡的溫血動物不說，在冷血的魚類裡面，依然是先有溫度後有速度，體溫高的速度比體溫低的要快。雖然魚是冷血動物，但並不是所有的魚體溫都跟周圍海水一樣，速度高手的身體比其他魚兒更加熱乎。低溫阻礙魚兒大腦和肌肉的活動，延長反應時間。凍僵了的魚，它的運動也會慢一拍。體溫高的魚，不僅遊得快，還遊得遠。在寒冷水域，體溫決定了速度。在廣袤海洋，體溫還決定了距離。上圖是13種鯊魚和硬骨魚的速度和巡遊距離。藍色代表低溫魚，紅色代表高溫魚。圓形是硬骨魚，三角形是鯊魚。同等體重下，體溫高的鯊魚比體溫低的鯊魚，速度快2倍還多。同等體重下，體溫高的硬骨魚比體溫低的，速度要快更多。劍魚和金槍魚體溫比其他魚類要高，它們身上自帶加熱系統，不畏懼冰冷的海水。金槍魚，寒冷水域裡核心體溫能高出周圍水溫20℃，潛入1000米以下的深海里也能保持迅捷運動。金槍魚身上血管的佈置跟其他魚類不同，在肌肉和內臟器官之間，有一套特殊的網狀血管。游水時肌肉產生的熱量，會透過網狀血管系統儲存下來，提供給內臟，這套蓄熱結構叫做逆流熱交換器。金槍魚身體產生的熱量能保留下來，不會白白被水流帶走。體內充足的熱量讓金槍魚遊得更快，消化食物的效率也更高。劍魚，不像金槍魚一樣給全身都加熱，它只區域性加熱最重要的頭部。劍魚的眼睛旁邊有一套類似金槍魚的逆流熱交換血管，專門給流經眼睛和大腦的血液加熱，它的眼睛和大腦溫度通常保持在19℃～28℃。在只有3℃的冰冷海水裡，劍魚的視網膜溫度能保持在20℃。溫暖的眼睛帶給劍魚敏銳的視覺，在寒冷水域，它對運動影象的解析度提高7倍以上。體表阻力系數要達到最快速度，有了重量和溫度還不夠，還得看你的身材標準不標準，姿勢優秀不優秀。魚兒的身形各不相同，游水姿勢也各有特點。細節決定成敗，有時尾鰭的弧度，擺尾的頻率上有一小點兒變化，都能影響到最快速度。各異的身材泳姿沒法比較，不過有一個數字可以把它們統一起來：體表阻力系數。魚兒破水前行時，會遇到水流帶給身體的阻力。阻力跟身材，速度，姿勢都有關係，在簡化阻力計算時，生物學家引入一個阻力系數做參量，阻力系數越小，阻力也越小。魚兒的體表阻力系數由身形和皮膚特性決定。舉個例子，汽車行駛時，受到空氣阻力的影響。同樣動力下，阻力越小，速度越快。車身呈流線型的跑車，阻力系數就很小，加速也就越快。魚兒跟車子一樣，方頭方腦的魚兒一看就知道遊不快。現在來看速度高手的體表阻力系數，風洞測試中，劍魚和旗魚的阻力系數分別為：0.0075和0.0091，金槍魚和梭魚的阻力系數與之相當。而同樣測試下，狗鯊的阻力系數為0.022，鱒魚的阻力系數為0.02，比速度高手的阻力系數要大得多。體重偏重，體溫高，體表阻力系數小，3個要素成就了海洋裡的速度高手。天下武功，唯快不破。跟人類重新整理短跑速度一樣，海洋裡的速度高手也能一次次重新整理衝刺速度。更高更快更強，追求永無止境。
本文參加百家號#科學了不起#系列徵文賽，了不起的動物植物。飛得最快的鳥是遊隼，跑得最快的哺乳動物是獵豹，遊得最快的魚是誰？“旗魚，最高速度每秒35米。”給出答案的你先等等，來聽一個衝刺的故事。馬薩諸塞大學的遠洋研究實驗室，一直在觀測記錄大型海洋生物，金槍魚、旗魚、海龜的生態活動。實驗室給藍鰭金槍魚的背鰭上安裝監測速度和位置的微型記錄儀，儀器用於短期採集資料，跟隨金槍魚巡遊1個月後自動脫落。掉落的記錄儀漂浮到海面上會發出訊號，跟實驗室合作的漁民看到訊號後能及時回收脫落的儀器。剛過1個星期，漁民送來第1份記錄儀。儀器原本裝在一條400公斤的藍鰭金槍魚身上，現在被撕裂了，掉到海里。下載了記錄儀裡的資料後，實驗室震驚了。儀器脫落的原因是因為金槍魚遊得太快了，扯掉了附著在背鰭上的記錄儀，它的速度達到64米/秒。金槍魚64米/秒的速度超過旗魚記錄將近2倍，只是金槍魚的速度僅是瞬時衝刺速度，不能長久保持。還有比金槍魚更快的魚嗎？生物學家沒法記錄每一條魚的衝刺速度，做不到精確比較。不過魚類的速度高手有張公認的榜單，在遊得最快的魚類名單中，旗魚、劍魚、金槍魚是前3強。同樣是魚，速度高手為什麼能比其他魚兒遊得快？跟身體結構，運動效率，游泳姿勢密切相關。速度高手各有各的天賦，不過它們擁有成就最快速度的共同點：體重偏重、體溫高、體表阻力系數小。在海洋裡，你只要按照這3個共同點去找魚，無論是硬骨魚還是軟骨魚，找出來的魚兒一定能遊得飛快。體重偏重無論是陸地奔跑、天空飛翔，還是海洋巡遊的動物，速度最快的高手，體重和身材在本活動領域中，屬於中上水平。體力和能量爆發的比值有個最佳點，這個點的範圍只處於體重在中上水平的動物之中。長時間高速運動跟肌肉的有氧代謝有關，而最高爆發速度，也就是最快速度，跟無氧代謝緊密聯絡。當你慢跑或騎行時，身體依靠有氧代謝分解的糖份來提供能量。當你從事劇烈運動，比如衝刺和舉重，有氧代謝滿足不了能量需求，這時你進入無氧代謝模式，消耗的是儲存在肌肉中的能量（腺苷三磷酸，ATP）。無氧代謝產生能量的速度更快，但維持時間也更短，只能做到暫時性的爆發。小個頭的動物身體肌肉不夠，儲存的能量有限，最快速度比不上大個頭。不過最快速度也不僅僅只依賴肌肉，如果速度只由肌肉組織和動物步幅長度決定，那尺寸最大的動物應該是速度最快的動物，事實並非如此。體重更重的動物需要的啟動能量更多，大個頭的動物在加速時需要的時間更長，能量儲存的侷限限制了它的最快速度。最快速度由體重決定，看似粗暴直接的推論，在生物界，它的準確率為89.3%。接近90%的準確率，適用於生物界內的絕大多數動物，包括飛鳥爬蟲，走獸游魚。上圖是3個領域，天空，陸地，海洋，動物們體重和最快速度的曲線圖。根據圖中的駝峰曲線，還可以推測出恐龍奔跑的最高速度，也就是說，個頭巨大的霸王龍，跑得並不快。圖中綠色是天空領域，包括飛蟲和鳥類。黃色是陸行領域，包括爬蟲和走獸。藍色是水域，魚蝦鯨魚都在其中。飛行和奔跑動物的速度隨體重增長的曲線形狀相似，不同的是飛行動物的速度是奔跑動物的6倍。對於魚類來說，最高速度隨體重增長的曲線更為陡峭，這意味著，在水裡，體重增長對速度提高的優勢大過在空氣中。上圖是海洋生物的體重與最快速度的對應圖，個頭過小或過大，都不能遊得最快，中上水平的體重，是爆發速度高手的最佳條件。來看海洋速度高手的體重，成年旗魚50～100公斤，劍魚70～120公斤，金槍魚中藍鰭金槍魚最大，平均220公斤。3種魚類的個頭比大多數魚類要大，但比鯊魚和鯨要小一些。[百家號-法蘭西is培根-未經授權請勿轉載其他平臺]體溫高除了體重外，速度跟體溫密切相關。就像你在運動前熱身一樣，先有溫度後有速度。在天空中，溫血動物的速度比冷血動物要快，比如體重相同的蜂鳥和蝴蝶，鳥比蝶快。在陸地上也一樣，同等體重下，哺乳動物比爬行動物快。水域跟天空和陸地都不同，水的傳熱比空氣要快，海水帶走身體熱量的速度比空氣快25倍。在海洋裡，溫血動物需要消耗很大的能量來保持體溫，它們用於速度的能量就有所欠缺。所以在海洋裡，溫血動物的速度比冷血動物要慢。同樣體重的魚類和鯨類，魚比鯨快。拋開海洋裡的溫血動物不說，在冷血的魚類裡面，依然是先有溫度後有速度，體溫高的速度比體溫低的要快。雖然魚是冷血動物，但並不是所有的魚體溫都跟周圍海水一樣，速度高手的身體比其他魚兒更加熱乎。低溫阻礙魚兒大腦和肌肉的活動，延長反應時間。凍僵了的魚，它的運動也會慢一拍。體溫高的魚，不僅遊得快，還遊得遠。在寒冷水域，體溫決定了速度。在廣袤海洋，體溫還決定了距離。上圖是13種鯊魚和硬骨魚的速度和巡遊距離。藍色代表低溫魚，紅色代表高溫魚。圓形是硬骨魚，三角形是鯊魚。同等體重下，體溫高的鯊魚比體溫低的鯊魚，速度快2倍還多。同等體重下，體溫高的硬骨魚比體溫低的，速度要快更多。劍魚和金槍魚體溫比其他魚類要高，它們身上自帶加熱系統，不畏懼冰冷的海水。金槍魚，寒冷水域裡核心體溫能高出周圍水溫20℃，潛入1000米以下的深海里也能保持迅捷運動。金槍魚身上血管的佈置跟其他魚類不同，在肌肉和內臟器官之間，有一套特殊的網狀血管。游水時肌肉產生的熱量，會透過網狀血管系統儲存下來，提供給內臟，這套蓄熱結構叫做逆流熱交換器。金槍魚身體產生的熱量能保留下來，不會白白被水流帶走。體內充足的熱量讓金槍魚遊得更快，消化食物的效率也更高。劍魚，不像金槍魚一樣給全身都加熱，它只區域性加熱最重要的頭部。劍魚的眼睛旁邊有一套類似金槍魚的逆流熱交換血管，專門給流經眼睛和大腦的血液加熱，它的眼睛和大腦溫度通常保持在19℃～28℃。在只有3℃的冰冷海水裡，劍魚的視網膜溫度能保持在20℃。溫暖的眼睛帶給劍魚敏銳的視覺，在寒冷水域，它對運動影象的解析度提高7倍以上。體表阻力系數要達到最快速度，有了重量和溫度還不夠，還得看你的身材標準不標準，姿勢優秀不優秀。魚兒的身形各不相同，游水姿勢也各有特點。細節決定成敗，有時尾鰭的弧度，擺尾的頻率上有一小點兒變化，都能影響到最快速度。各異的身材泳姿沒法比較，不過有一個數字可以把它們統一起來：體表阻力系數。魚兒破水前行時，會遇到水流帶給身體的阻力。阻力跟身材，速度，姿勢都有關係，在簡化阻力計算時，生物學家引入一個阻力系數做參量，阻力系數越小，阻力也越小。魚兒的體表阻力系數由身形和皮膚特性決定。舉個例子，汽車行駛時，受到空氣阻力的影響。同樣動力下，阻力越小，速度越快。車身呈流線型的跑車，阻力系數就很小，加速也就越快。魚兒跟車子一樣，方頭方腦的魚兒一看就知道遊不快。現在來看速度高手的體表阻力系數，風洞測試中，劍魚和旗魚的阻力系數分別為：0.0075和0.0091，金槍魚和梭魚的阻力系數與之相當。而同樣測試下，狗鯊的阻力系數為0.022，鱒魚的阻力系數為0.02，比速度高手的阻力系數要大得多。體重偏重，體溫高，體表阻力系數小，3個要素成就了海洋裡的速度高手。天下武功，唯快不破。跟人類重新整理短跑速度一樣，海洋裡的速度高手也能一次次重新整理衝刺速度。更高更快更強，追求永無止境。
旗魚劍魚金槍魚，為什麼能遊那麼快？
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