鮣鱼的创新启示与应用

来源：互联网 2024-11-14 08:54:02 版权归原作者所有，如有侵权，请联系我们

纵观历史，我们不难发现很多发明创造都与“懒”有着千丝万缕的关系：因为懒得走路，有人发明了各种交通工具；因为懒得清洁衣物，有人发明了洗衣机；因为懒得打扫房间，有人发明了扫地机；因为懒得清洗锅碗瓢盆，有人发明了洗碗机……。因为想要得到更舒适的各种生活状态，我们不断发明创造出五花八门的新技术和新工具。今天我们一起走进海洋，来认识一种因懒惰而闻名于世的鱼类——鮣（yìn）鱼，看看它能激发人们发明创造出什么新奇的工具和设备。

吸附在绿海龟腹部的鮣鱼丨图源：Paul and Jill / Flickr

鮣鱼科分为四个属：䲟属、虱鮣属、短鮣属和小䲟属，共9种鱼类，通常生活在水深85米以内的热带至温带海域。其中，䲟（学名：Echeneis naucrates）又名长印鱼是人们最熟悉的鮣鱼，也是鮣科所有种类中最大的一种，体长可达1.1米。它们经常吸附在鲸、蝠鲼、翻车鲀、海豚、海龟、鲨鱼、海牛等宿主身上，有时甚至吸附在潜水员身上或轮船底部，搭乘“便车”云游四海。过去人们通常认为鮣鱼以其宿主的食物残渣、死皮及体外寄生虫为食，但科学家研究发现它们主要是以宿主的排泄物为食[1]，是真正名副其实的“清（铲）洁（屎）工（官）”，做着有利于海洋环境清洁的工作。鮣鱼吸附在大型海洋动物的身上，既可以借助这些比自己庞大的宿主，“狐假虎威”吓退天敌；还可以乘坐“免费公交”不劳而获，过着行食无忧的生活。

豹纹鲨、鮣鱼和黄金鲹丨图源：Richard Ling / Flickr

鮣鱼这种独特的习性很早就被海边的渔民所利用，美洲、非洲、澳洲等地的古代渔民把鮣鱼作为捕捞工具，当渔民在渔船上发现附近海里有海龟、鲨鱼等海洋动物时，就会放下尾巴上绑着绳子的鮣鱼，它们很快就游到这些海洋动物身旁，用吸盘牢牢地吸住猎物，此时渔民慢慢地拉动绳索把猎物拖到水面捞起。

头顶长着“鞋印”的鮣鱼丨图源：reef1980 / NOAA

鮣鱼是靠什么能牢牢吸附在宿主身上呢？原来，鮣鱼的头顶都长着一块像“鞋印”的器官组织，这是由它的一部分背鳍演化而来的吸盘。科学家们研究发现，这个吸盘里面的条纹都是能活动的，当鮣鱼的吸盘接触到宿主时，这些条纹就会直立起来，挤出吸盘里的海水，使吸盘内形成真空，这时鮣鱼就牢牢地粘在了宿主身上，让宿主甩都甩不掉它们。鮣鱼比我们人类还早就掌握了运用真空吸力，这就是大自然神秘的进化力量。发明家利用鮣鱼吸盘原理，发明了我们生活中经常用到的强力真空吸盘，应用到车载手机、行车记录仪的支架上或者居家厨房和浴室里的强力挂钩上，让我们免除打孔、钉钉和胶粘的烦恼。

强力吸盘支架丨图源：Cinetics / Flickr

海洋开发关系着民族生存和国家兴衰，当前很多国家都抓紧机遇走向深海大洋，不断加强对水下机器人的研发。而水下机器人的研制过程中存在着一个难题——如何让水下机器人能够完成复杂而精确的水下取样作业。受到来自鮣鱼吸附机制的启发，为科学家们解决这个难题打开了灵感之窗。来自北京航空航天大学的科研工作者便利用鮣鱼这种奇特的吸盘结构，研发制作出了高效的仿生鮣鱼吸盘，可以产生自重100倍的吸附力[2]，将其应用到水下机器人上可以实现和鮣鱼一样的吸附、脱离动作；还通过研究鮣鱼吸盘唇圈上的纤维结构，制作出的尼龙纤维仿生吸盘，来增强吸附力和吸附时间，比传统硅胶吸盘吸附力提高了62.5%，吸附时间延长了3.4倍[3]，相关科研成果发表在2017 年《Science Robotics》杂志的第2卷第10期和2020年《Matter》杂志的第2卷第5期上。这项鮣鱼吸附机制的研究成果，可以被广泛应用到海洋保护、文物考古、国防科技、水下救援、能源化工等领域。

仿生鮣鱼吸盘及水下机器人丨图源：文献[2]

[1] Williams E H , Mignucci-Giannoni A A , Bunkley-Williams L , et al. Echeneid–sirenian associations, with information on sharksucker diet[J]. Journal of Fish Biology, 2010, 63(5):1176-1183.

[2] Wang Y , Yang X , Chen Y , et al. A biorobotic adhesive disc for underwater hitchhiking inspired by the remora suckerfish[J]. Science Robotics, 2017, 2(10):eaan8072.

[3] Su S, Wang S, Li L, et al. Vertical Fibrous Morphology and Structure-Function Relationship in Natural and Biomimetic Suction-Based Adhesion Discs[J]. Matter, 2020.

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