海豚能够高速游动,一是因为它们拥有极好的流线型体形,同时还具有特殊的皮肤结构,这一切都能大大减小水的阻力,使海豚的动力利用率高达80%。
1936年,英国研究水生动物运动的科学家格雷发现,海豚的游动速度远远超出了它的肌肉所能胜任的限度,根据计算推出的结论是,海豚游动的时速不可能超过20千米,而事实上海豚在水中的速度可达每小时50至70千米,有时甚至能达到每小时100千米。这究竟是怎么回事呢?
格雷当时提出两种推测,一是认为海豚的肌肉可能具有超自然的高效率,比一般哺乳动物的肌肉强6倍;二是认为海豚可能有某种奇怪的方法可减少水的阻力,这就是被人们称为的“格雷怪论”。
后来的事实证明,格雷提出的第一种可能是不存在的。而格雷提出的第二种可能却被美国的马・克拉默通过实验所证实。克拉默用普通外壳板制成了一个与海豚大小和形状相同的模型,他发现在水中二者运动时,海豚受到的阻力比模型要小9/10,海豚的皮肤富于弹性,不沾水,高速游动时可减少阻力。
那么海豚减少水中阻力的生理机制又是怎样的呢?对此的推测、假说颇多,可谓众说纷纭。有人认为海豚的皮肤能分泌一种润滑剂,而事实上海豚连皮脂腺都没有,更谈不上有分泌物了。还有人认为海豚的皮肤常脱落表皮,从而也清除了身上的附着物,使得前进速度不受影响,但这种说法也并非无懈可击。还有人认为,海豚在高速游动时,热量从皮肤上一点点传导下去,这样能减少身体周围形成的紊流。还有一种假说是,海豚的皮肤表面能减少水的阻力,一旦前进速度提高,可消除紊流现象。
克拉默他发现,海豚的皮肤分两层,分别由1.5毫米左右的极软的海绵状表皮和6毫米厚的致密而结实的真皮构成,表皮很薄而且富有弹性,真皮长着密密麻麻的突起的弹性纤维网,网的空间处充满脂肪。这种皮肤结构可像减震器一样,有效地防止身体表面产生紊流,使之快速前进。克拉默人工仿制了一种海豚皮,并把它套在鱼雷模型上,结果它在水中受到的阻力比普通模型小60%。
但是,人工仿制的海豚皮终究不如海豚的皮肤,苏联的女科学家尔・舒尔金娜分析说,这是因为海豚有大量神经通向皮肤,能积极地操纵皮肤。而且这些肌肉收缩时,整个皮肤层都能活动,使体表肌肉此起彼伏,呈波浪状,以便减少水中阻力。
因为海豚的身体是流线型的,在海水中流动时阻力会非常小。还有就是他的皮肤表面是波浪形的,可以很好的减少摩擦阻力,并且海豚的肌肉力量也是非常大的,可以有力的进行游动。
因为海豚游泳的时候尾巴摆动速度是非常快的,所以他们才可以达到每小时100千米。
海豚具有流线型的身体,以及特殊的皮肤组织,可以大大减少水中的阻力,从而高速游动