楊俊欣 2008年08月21日 15:15
在水中生活的動物種類多、數量大.現在普遍認為,生命是起源於水中的,生動物適應水中的環境,其運動形式以游泳為主.水是水生動物運動的媒質,其品質比空氣重得多,水生動物要受到水的浮力,其在水中的運動阻力亦要比在空氣中大.己進化了幾億年的水生動物,其游泳的方式是多樣化的,粗略可分為擺動法、划動法、水翼法、噴射法等。
(1)擺動法,是指魚利用鰭的波浪式擺動來游泳.多數魚類有較大的尾鰭,以尾鰭擺動產生向前的推力.如體長約18 cm的縛魚擺動尾鰭2次,可從靜止狀態達到平均游泳速度1.33 m/s.但也有的尾鰭很小,體形細長、有易彎曲的脊椎骨,如級魚在游泳時身體前部保持直而不彎,後部則左右彎曲擺動.還有很多魚類也靠擺動背鰭、胸鰭和腹鰭來游泳;當要提高速度時,便把胸鰭貼著身體,用尾鰭擺動來輔助背鰭和腹鰭的運動。
(2)划動法,是指動物利用胸鰭、腿、鞭毛或纖毛划水游泳.蛙的幼體拼料是靠尾部的擺動游泳的,長成蛙後便依靠後肢的划動游泳了.龍虱、水龜蟲等鞘翅類和劃蜷、仰泳蜻、田鰲等半翅類昆蟲,其身體不能彎曲,靠扁形的後腿劃遊.衣滴蟲用兩根鞭毛划水(圖1);草履蟲是長著纖毛的細胞原生動物,纖毛長約lopm,相距約2/,m,像是一艘由5000具漿划動的潛艇.在水面游泳的鼓蟲,後腿划動每秒鐘達50"60次,可前進達100 cm,而且能分泌降低水錶面張力的油類,故行動迅速.鳥類中有遊禽,包括鴨、鵝、鴛鴦等,靠腿的划動游泳,其趾間有蹼,當腿向後伸時蹼就展開,以增加對水的推力;而收腿時,蹼又褶縮,以減少對水的阻力。
(3)水翼法,是指動物使用其流線型運動器官游泳.以水翼法游泳的,多是體形較大的水生動物,如企鵝、海豚、鯨魚、海龜、金槍魚等.它們除了有流線型的體型外,還有流線型的運動器官.試驗表明,體長1.9 m的海豚游泳速度可達21.0 m/s。
(4)噴射法,是指動物用其器官噴水以產生推力游泳.烏賊與章魚的呼吸鰓位於套腔中,在頭下方後端的腹面有一漏斗狀構造和裂口.水可通達裂口進入套腔以供呼吸;套腔肌肉又可收縮,將水迅速擠出,以產生推力(圖2).體長0.2 m的章魚,由靜止狀態收縮一次,在水中推進的速度可達2.1 m/s. 還有扇貝,利用閉殼肌舒展收縮來開闔兩殼,將水從套膜腔擠出去而實現游泳。
在竟技體育運動方面,也希望借鑒、模倣水生動物的游泳,以提高運動能力和水準,奪取更多的金牌,為國爭光.據了解,我國這方面的研究和應用鬱反成功的例子:2001年在世界蹼泳10個項目的比賽中,俄羅斯隊奪得8枚金牌,中國隊僅獲1枚金牌,遠遠落後於俄.為改變落後的情況,武漢體育學院等單位在北京大學力學系陳翅松教授的指導和幫助下,對蹼泳的水動力學進行了研究,研製了蹼泳板運動倣真模擬設備,一方面進行蹼泳板的非定常數值模擬,另一方面參考數值模擬結果,在迴圈水槽中對不同類型的蹼泳板進行了大量的測試實驗.依據這些結果,在蹼泳板的選材、設計和製作上,針對不同運動員的身體特點,採取不同的措施,對運動技術不斷完善,使運動水準有了喜人的突破。在2002年9月舉行的第11屆蹼泳世界錦標賽上,中國隊打破了1項世界紀錄,奪得13枚金牌和8枚銀牌,僅用了1年時間就戰勝了俄羅斯隊。