飛得最快的鳥是游隼，跑得最快的哺乳動(dòng)物是獵豹，游得最快的魚是誰？“旗魚，最高速度每秒35米。”給出答案的你先等等，來聽一個(gè)沖刺的故事。馬薩諸塞大學(xué)的遠(yuǎn)洋研究實(shí)驗(yàn)室，一直在觀測(cè)記錄大型海洋生物，金槍魚、旗魚、海龜?shù)纳鷳B(tài)活動(dòng)。實(shí)驗(yàn)室給藍(lán)鰭金槍魚

飛得最快的鳥是游隼，跑得最快的哺乳動(dòng)物是獵豹，游得最快的魚是誰？

“旗魚，最高速度每秒35米。”給出答案的你先等等，來聽一個(gè)沖刺的故事。

馬薩諸塞大學(xué)的遠(yuǎn)洋研究實(shí)驗(yàn)室，一直在觀測(cè)記錄大型海洋生物，金槍魚、旗魚、海龜?shù)纳鷳B(tài)活動(dòng)。實(shí)驗(yàn)室給藍(lán)鰭金槍魚的背鰭上安裝監(jiān)測(cè)速度和位置的微型記錄儀，儀器用于短期采集數(shù)據(jù)，跟隨金槍魚巡游1個(gè)月后自動(dòng)脫落。掉落的記錄儀漂浮到海面上會(huì)發(fā)出信號(hào)，跟實(shí)驗(yàn)室合作的漁民看到信號(hào)后能及時(shí)回收脫落的儀器。

剛過1個(gè)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(lán)鰭金槍魚身上，現(xiàn)在被撕裂了，掉到海里。下載了記錄儀里的數(shù)據(jù)后，實(shí)驗(yàn)室震驚了。儀器脫落的原因是因?yàn)榻饦岕~游得太快了，扯掉了附著在背鰭上的記錄儀，它的速度達(dá)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(shí)沖刺速度，不能長久保持。

還有比金槍魚更快的魚嗎？生物學(xué)家沒法記錄每一條魚的沖刺速度，做不到精確比較。不過魚類的速度高手有張公認(rèn)的榜單，在游得最快的魚類名單中，旗魚、劍魚、金槍魚是前3強(qiáng)。

同樣是魚，速度高手為什么能比其他魚兒游得快？跟身體結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)效率，游泳姿勢(shì)密切相關(guān)。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(diǎn)：體重偏重、體溫高、體表阻力系數(shù)小。在海洋里，你只要按照這3個(gè)共同點(diǎn)去找魚，無論是硬骨魚還是軟骨魚，找出來的魚兒一定能游得飛快。

體重偏重

無論是陸地奔跑、天空飛翔，還是海洋巡游的動(dòng)物，速度最快的高手，體重和身材在本活動(dòng)領(lǐng)域中，屬于中上水平。

體力和能量爆發(fā)的比值有個(gè)最佳點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)的范圍只處于體重在中上水平的動(dòng)物之中。長時(shí)間高速運(yùn)動(dòng)跟肌肉的有氧代謝有關(guān)，而最高爆發(fā)速度，也就是最快速度，跟無氧代謝緊密聯(lián)系。當(dāng)你慢跑或騎行時(shí)，身體依靠有氧代謝分解的糖份來提供能量。當(dāng)你從事劇烈運(yùn)動(dòng)，比如沖刺和舉重，有氧代謝滿足不了能量需求，這時(shí)你進(jìn)入無氧代謝模式，消耗的是儲(chǔ)存在肌肉中的能量（腺苷三磷酸，ATP）。無氧代謝產(chǎn)生能量的速度更快，但維持時(shí)間也更短，只能做到暫時(shí)性的爆發(fā)。

小個(gè)頭的動(dòng)物身體肌肉不夠，儲(chǔ)存的能量有限，最快速度比不上大個(gè)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(dòng)物步幅長度決定，那尺寸最大的動(dòng)物應(yīng)該是速度最快的動(dòng)物，事實(shí)并非如此。體重更重的動(dòng)物需要的啟動(dòng)能量更多，大個(gè)頭的動(dòng)物在加速時(shí)需要的時(shí)間更長，能量儲(chǔ)存的局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(zhǔn)確率為89.3%。接近90%的準(zhǔn)確率，適用于生物界內(nèi)的絕大多數(shù)動(dòng)物，包括飛鳥爬蟲，走獸游魚。

上圖是3個(gè)領(lǐng)域，天空，陸地，海洋，動(dòng)物們體重和最快速度的曲線圖。根據(jù)圖中的駝峰曲線，還可以推測(cè)出恐龍奔跑的最高速度，也就是說，個(gè)頭巨大的霸王龍，跑得并不快。圖中綠色是天空領(lǐng)域，包括飛蟲和鳥類。黃色是陸行領(lǐng)域，包括爬蟲和走獸。藍(lán)色是水域，魚蝦鯨魚都在其中。飛行和奔跑動(dòng)物的速度隨體重增長的曲線形狀相似，不同的是飛行動(dòng)物的速度是奔跑動(dòng)物的6倍。對(duì)于魚類來說，最高速度隨體重增長的曲線更為陡峭，這意味著，在水里，體重增長對(duì)速度提高的優(yōu)勢(shì)大過在空氣中。

上圖是海洋生物的體重與最快速度的對(duì)應(yīng)圖，個(gè)頭過小或過大，都不能游得最快，中上水平的體重，是爆發(fā)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(lán)鰭金槍魚最大，平均220公斤。3種魚類的個(gè)頭比大多數(shù)魚類要大，但比鯊魚和鯨要小一些。[頭條-法蘭西is培根-未經(jīng)授權(quán)請(qǐng)勿轉(zhuǎn)載其他平臺(tái)]

體溫高

除了體重外，速度跟體溫密切相關(guān)。就像你在運(yùn)動(dòng)前熱身一樣，先有溫度后有速度。在天空中，溫血?jiǎng)游锏乃俣缺壤溲獎(jiǎng)游镆?/strong>，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(dòng)物比爬行動(dòng)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。在海洋里，溫血?jiǎng)游镄枰暮艽蟮哪芰縼肀３煮w溫，它們用于速度的能量就有所欠缺。所以在海洋里，溫血?jiǎng)游锏乃俣缺壤溲獎(jiǎng)游镆Ｍ瑯芋w重的魚類和鯨類，魚比鯨快。

拋開海洋里的溫血?jiǎng)游锊徽f，在冷血的魚類里面，依然是先有溫度后有速度，體溫高的速度比體溫低的要快。雖然魚是冷血?jiǎng)游铮⒉皇撬械聂~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(dòng)，延長反應(yīng)時(shí)間。凍僵了的魚，它的運(yùn)動(dòng)也會(huì)慢一拍。體溫高的魚，不僅游得快，還游得遠(yuǎn)。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游距離。藍(lán)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(tǒng)，不畏懼冰冷的海水。

金槍魚，寒冷水域里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(yùn)動(dòng)。

金槍魚身上血管的布置跟其他魚類不同，在肌肉和內(nèi)臟器官之間，有一套特殊的網(wǎng)狀血管。游水時(shí)肌肉產(chǎn)生的熱量，會(huì)通過網(wǎng)狀血管系統(tǒng)保存下來，提供給內(nèi)臟，這套蓄熱結(jié)構(gòu)叫做逆流熱交換器。金槍魚身體產(chǎn)生的熱量能保留下來，不會(huì)白白被水流帶走。體內(nèi)充足的熱量讓金槍魚游得更快，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，它只局部加熱最重要的頭部。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(jīng)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℃的冰冷海水里，劍魚的視網(wǎng)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(duì)運(yùn)動(dòng)圖像的分辨率提高7倍以上。

體表阻力系數(shù)

要達(dá)到最快速度，有了重量和溫度還不夠，還得看你的身材標(biāo)準(zhǔn)不標(biāo)準(zhǔn)，姿勢(shì)優(yōu)秀不優(yōu)秀。

魚兒的身形各不相同，游水姿勢(shì)也各有特點(diǎn)。細(xì)節(jié)決定成敗，有時(shí)尾鰭的弧度，擺尾的頻率上有一小點(diǎn)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(gè)數(shù)字可以把它們統(tǒng)一起來：體表阻力系數(shù)。魚兒破水前行時(shí)，會(huì)遇到水流帶給身體的阻力。阻力跟身材，速度，姿勢(shì)都有關(guān)系，在簡化阻力計(jì)算時(shí)，生物學(xué)家引入一個(gè)阻力系數(shù)做參量，阻力系數(shù)越小，阻力也越小。魚兒的體表阻力系數(shù)由身形和皮膚特性決定。

舉個(gè)例子，汽車行駛時(shí)，受到空氣阻力的影響。同樣動(dòng)力下，阻力越小，速度越快。車身呈流線型的跑車，阻力系數(shù)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游不快。

現(xiàn)在來看速度高手的體表阻力系數(shù)，風(fēng)洞測(cè)試中，劍魚和旗魚的阻力系數(shù)分別為：0.0075和0.0091，金槍魚和梭魚的阻力系數(shù)與之相當(dāng)。而同樣測(cè)試下，狗鯊的阻力系數(shù)為0.022，鱒魚的阻力系數(shù)為0.02，比速度高手的阻力系數(shù)要大得多。

體重偏重，體溫高，體表阻力系數(shù)小，3個(gè)要素成就了海洋里的速度高手。

天下武功，唯快不破。跟人類刷新短跑速度一樣，海洋里的速度高手也能一次次刷新沖刺速度。

更高更快更強(qiáng)，追求永無止境。

用今日頭條app上方的搜索框輸入“游得最快的魚”，或者“藍(lán)鰭金槍魚”“劍魚”“旗魚”可以找到更為詳細(xì)的海洋速度高手的習(xí)性介紹。點(diǎn)擊“視頻”一欄，還可以看到精彩視頻。

@科學(xué)有意思

參考資料：

1：“A general scaling law reveals why the largest animals are not the fastest”，by Myriam R. Hirt et al., Nature Ecology & Evolution， 2017

2：“Comparative analyses of animal-tracking data reveal ecological significance of endothermy in fishes”，by Yuuki Y. Watanabe, PNAS, 2015

3：“Heat‐producing organ of the swordfish (Xiphias gladius): A modified eye muscle”， by G. De Metrio et al.

4：“Hydrodynamic Characteristics of the Sailfish (Istiophorus platypterus) and Swordfish (Xiphias gladius) in Gliding Postures at Their Cruise Speeds”，by Woong Sagong et al., PLOS ONE, 2013

附：今天更新自然界里的秘密系列文章，這是第20篇：魚的速度。