奇趣大自然

急流下安居

2022年6月
作者:綠色力量
一隻在水中的水錢
水錢擁有極扁平的身體,能夠藏身「邊界層」中,避開湍急的水流。

流水滔滔,洶湧澎湃。不論是茫茫大海,或是滾滾溪流,如何應對強大而不絕的水流,對身處其中的生物可說是一大挑戰。水流會將生物沖離原居地,被水流直接衝擊亦有機會造成身體損傷。然而,生存環境看似嚴苛,不同的水生生物卻因此衍化出不同的「秘技」,讓牠們能夠於強勁水流下悠然安居。

避之則吉

在實際環境中,水流經之處,其流速並非完全一樣。當水流過固體基質(如石頭、泥沙等)的表面時,摩擦力會使水分子的流速減慢,甚至停頓,因而形成一層緊貼著基質表面的「邊界層」(boundary layer)。當基質表面愈粗糙,邊界層會愈厚。有研究顯示,水流過石礫等粗糙表面而形成的邊界層可達1-2厘米厚,水生生物若能藏身在這層「結界」中,就能避開湍急的水流。因此,不少底棲昆蟲或魚類都長有具吸盤功能的結構,又或長有強力的肢體,以緊抓基質;一些則演化出扁平或細小的身體結構,以便藏身於邊界層之中。

在海中的海草
海帶柔軟而長長的身體,能隨海浪擺動,減少水流對自身的衝擊。
Photo from Pixabay

隨波逐流

小型生物尚能利用邊界層過活,那麼體形大一點的生物又如何?由於面向水流的橫切面愈闊,所承受的水阻也愈大,因此很多生物都會以流線形的身體來減少面向水流的橫切面,大大減低水阻。若再加上柔軟而有足夠的長度的身體,更可說是「無往而不利」,其中的佼佼者有大型的海草和海藻。牠們不但生長成流線形,身體更能隨海浪上下擺動,減低水阻之餘亦能避免身體與水流硬碰而斷裂。

一群在水中的魚兒
魚類成群活動,能減低水阻對個體的影響。
Photo from Pixabay

靈活變通

亦有一些生物會以「行為」來減緩水流沖擊對其所造成的影響,例如我們不難發現魚類在溪流中會以面向水流的方式游動,這樣做亦可減少面向水流的橫切面,從而減少水阻。此外,科學家亦發現魚兒會利用群體活動的方式,透過身處在群體中的有利位置,減少自身承受的水阻,游動時亦會更省力。