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䲟鱼进化出吸盘吸附宿主,仿生设计破解水下机器人难题

创作时间:
2025-01-22 02:18:21
作者:
@小白创作中心

䲟鱼进化出吸盘吸附宿主,仿生设计破解水下机器人难题

䲟鱼,这种被称为“世界上最懒的鱼”的生物,以其独特的生存智慧引起了人们的关注。它们将头部进化成吸盘,吸附在鲨鱼等大型海洋生物身上,享受着“免费的午餐”。这种看似懒散的生活方式,却为人类带来了意想不到的启示。本文将为您揭示䲟鱼的奇妙世界,以及它们如何启发了仿生科技的发展。

䲟鱼的奇异进化:脑袋变吸盘,蹭吃蹭喝的生活态度

䲟(yìn)鱼,是属于鲈形目-䲟科-䲟属的鱼类,广泛分布于热带、亚热带和温带海洋中。它们通常呈20至45厘米的圆筒形,具有流线型的身体,下颌突出。

最引人注目的是䲟鱼头顶有一个印章一样的椭圆形吸盘,远远看上去像一个扁平的鞋底子。因此,人们给它起了许多形象的外号,如“印头鱼”、“吸盘鱼”、“粘船鱼”,甚至还有人叫它“鞋底子鱼”。

这种独特的进化并非为了美观,而是为了生存。作为“世界上最懒的鱼”,它们的一切进化都只为更轻松地生活。吸盘可以帮助它们吸附在其他海洋生物身上,依赖宿主的运动穿梭海洋,并以宿主的体外寄生虫和“剩饭”为食。

无论是大鲨鱼、鳐鱼、海龟、鲸鱼,甚至是潜水员和船只,在䲟鱼面前,万物皆可吸。这种生活方式既省力又能保证食物来源。而且,吸盘还能为它们提供保护,通过吸附在大型宿主身上避免天敌的袭击。

不过,䲟鱼也不是一辈子都要贴在大鱼身上的,到了食物丰富的地方它们就自动离开了。除了宿主吃剩的食物残渣,它们也会吃一些小鱼和浮游生物。

春季和夏季是它们主要的繁殖季节,在地中海地区则在秋季三个月的时间中进行产卵。受精卵外部覆有坚硬的外壳,可以保护受精卵免受外界的伤害。幼体䲟鱼体长约为0.47到0.75厘米,生来就已形成吸盘,并逐渐生长出牙齿。

约一年后,它们的长度可达到约3厘米。此时,它们开始寻找宿主大鱼,并通过吸附在宿主身上开始新的生活阶段。

䲟鱼启示下的科技创新:吸盘结构在水下机器人和无人机领域的应用

虽然,䲟鱼热衷于蹭吃蹭喝,在生活态度上确实是投机取巧了一些,但它们可不是一无是处的废物,特别是对人类有一些“妙用”。

在国外,有一些渔民会通过䲟鱼来捕捉其他鱼类(主要是它们的寄主)。他们会将渔线捆绑在䲟鱼的吸盘上,当它附着在寄主大鱼上时,䲟鱼和大鱼就会一同被渔民拖到船上或陆地上。这个捕鱼小妙招对于捕捉一些海洋中难以寻找的鱼类非常有帮助。

䲟鱼之所以进化出如此独特的吸盘结构,是由其生存环境和生活方式所驱使的,这种进化是一种为了适应海洋生活而发展出的特殊适应性。而䲟鱼的这一生存策略也给人类带来了启示。

在北航文力课题组的研究中,䲟鱼吸盘的结构启发了科学家们,进而制作出吸附力可达自重340倍的“仿生䲟鱼软体吸盘机器人”。这项技术突破不仅在机器人领域有着广泛的应用前景,还为生物学和材料科学领域提供了宝贵的参考。

在过去,水下机器人的发展一直有所受限——即它们难以在水中实现自主抓取。为了解决这一难题,北京航空大学联合哈佛大学和波士顿大学于2017年开始采用3D打印技术,以䲟鱼的吸盘结构为灵感,制造出了能够上天入海的、高效的海底机器人。

黄色结构就是仿生䲟鱼吸盘的设计

这个机器人有什么应用环境呢?跟大家举一个例子,比如在水流湍急的峡谷溪流中,科考工作人员很难稳定、细致入微地去观测水下的情况。但现在有了䲟鱼吸盘的启发,这些机器人可以牢固地吸附在运动的船底或湿滑的岩石表面,进行稳定的观测任务。

同时,还可应用在长期的水下和空中观测、跨介质抓取、水下结构检查、海洋生物调查、冰山环境检测等方面。跨介质仿生吸附机器人扩展了飞行机器人的作业范围和任务时间,并为未来的高性能跨介质无人系统提供新的思路。

当然,科技上的应用和创新也许没有味蕾离我们的生活近,有很多朋友肯定更关心䲟鱼的味道。那么,䲟鱼好吃吗?能吃吗?怎么吃?

其实,䲟鱼还真是能吃的。不仅能吃,根据《中国药用动物志》记载,䲟鱼还具有一定药用价值,䲟鱼的鱼肉性温味甘,归脾、肺经,滋补强壮,补肺健脾。

曾有山东渔民在胶州湾里捕获两条7斤重的䲟鱼,最后以1000元一条的价格出售,不过,至于䲟鱼的味道,在网络的讨论少之又少。也许出肉太少,或者是肉质一般,没能通过中国人舌头的审判,不然早就成为广为人知的经济鱼种了。在国外,䲟鱼多是用黄油香煎或裹上面衣油炸。那么,你吃过䲟鱼吗?滋味如何?

动物的共生关系是什么意思?与伴生、寄生等等生存方式有什么不同?

共生关系是指两种或多种不同种类的生物之间相互依存,彼此之间形成一种相互有益的关系。

比如䲟鱼和鲨鱼在共生关系中,䲟鱼可以帮助鲨鱼吃掉(清理)身上的寄生虫,而鲨鱼则可以让䲟鱼“搭便车”的同时还解决了伙食问题。这样共同生活,可以使彼此的生存状况更好。

这种呈现共生的动物有很多。例如,同时在海洋环境中,小丑鱼和海葵就维持着共生关系。海葵作为无脊椎动物中的腔肠动物,生活在浅海的珊瑚和岩石之间。它的触手含有有毒的刺细胞,使得许多海洋动物望而却步。然而,海葵由于行动缓慢,很难主动捕食,经常面临饥饿的困扰。

在这种情况下,小丑鱼与海葵建立了一种互惠互利的关系。每天小丑鱼会主动带来食物与海葵共享,为海葵提供了所需的营养。而在另一方面,当小丑鱼面临危险时,就会钻进海葵有毒的触须之间。小丑鱼充当了海葵的守卫者,而海葵为小丑鱼提供了庇护所。

这种共生关系不仅在日常生活中提供了相互的支持,也在面对外部威胁时展现出了互助的本能。

而在非洲草原上,犀牛和牛椋鸟也是一对好朋友。犀牛皮肤之间的皱褶处嫩而薄弱,一些寄生虫和吸血的蚊虫善于从这些薄弱之处侵入,吸食犀牛的血液,而犀牛也只能往身上涂抹湿泥才能稍微缓解一些痛苦。

在这个犀牛的痛痒之际,牛椋鸟就成了它的得力帮手。这些小巧的捕虫高手群聚在犀牛的背上,不停地啄食着那些企图吸食犀牛血液的害虫,既可以接触犀牛的皮肤危机,还能饱餐一顿。于是,牛椋鸟成了犀牛的得力助手,它们共同维护着和谐的生活。

还有一种平凡却又的存在,地衣。地衣由真菌和藻类共同组成,它们之间形成了一种密切的共生关系。在这种关系中,真菌和藻类相互依存,各自为对方提供必要的生存条件。

真菌构成了地衣的外部结构,形成了一种坚韧而耐用的外壳,保护藻类免受外界环境的不利影响。这种外部结构还有助于储存水分,使地衣能够在干旱或恶劣的环境中生存。

绿色是藻类,外部包裹的是真菌

在地衣体内,藻类利用阳光合成有机物,包括葡萄糖等,然后与真菌分享这些有机物。这种共生关系使得地衣能够在缺乏其他有机来源的条件下获取所需的能量,而真菌则得以从藻类处获取营养物质。

这种共生关系为两者提供了双向的利益。真菌为藻类提供了一种相对稳定的栖息地,并通过保护外壳降低了藻类的脱水和紫外线辐射的风险。同时,藻类通过光合作用合成的有机物为真菌提供了能量和营养。这样的互惠互利关系使得地衣能够适应多样的环境,从极端的寒冷地区到干燥的沙漠地带。

那么,寄生和伴生又有什么区别呢?

共生是相互有益的,而寄生是一种不平等的关系,寄生者从寄主身上获得养分,而寄主则遭受损害。比如寄生蝇会将它的卵注射到胡蜂、大黄蜂和蜜蜂的身体中,利用寄主的体液或组织进行生长和发育。共生关系是相互合作的,而寄生蝇对胡蜂来说只是单方面的取利关系。

伴生是指两种或多种生物在相同的环境中生活,但彼此之间没有直接的利害关系,也没有明显的相互作用。比如大熊猫的伴生动物是金丝猴,小熊猫,林麝、羚牛、血雉,红腹锦鸡等。这些珍贵动物基本上都与熊猫生活在同一环境中。

它们通过长期共存,协调地共同生活于同一区域,但各自占有自己的空间,在营养上有分工,昼夜活动和季节上也参差协调,通过食物作为联系的纽带,组成一个较为稳定的动物群,但彼此之间没有强烈的利害关系。

小熊猫

无论是共生还是寄生,不同的动物之间在自然界中形成各种各样的生存互动。从䲟鱼与它的寄主鲨鱼到寄生蝇与胡蜂,生态系统中这些复杂而精妙的关系展示了生命为了更好地生存而不断演化的奇妙之处。

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