National Institute of Polar Research, Tachikawa, Tokyo 190-8518, Japan.
J Anim Ecol. 2011 Jan;80(1):57-68. doi: 10.1111/j.1365-2656.2010.01760.x. Epub 2010 Oct 14.
人们普遍认为,屏气潜水员会以最小化每单位距离能量消耗(即运输成本(COT))的速度下降和上升,以最大限度地延长在深处的觅食时间。然而,用圈养动物测量 COT 比较困难,而且这一假设的经验支持也很少。
我们通过基于进化信息的统计方法,研究了自由潜水鸟类、哺乳动物和海龟(37 种;质量范围为 0.5-90000 千克)的游泳速度的比例关系,并通过构建一个生物力学模型,推导出了 COT 假说下的理论预测的比例指数。
尽管围绕比例线存在相当大的变化,但游泳速度仍随着质量显著增加。比例指数(0.09)在统计学上与 COT 假说的理论预测(0.05)一致。
我们的发现表明,在潜水员中存在一个以前未被认识到的优势:体型较大的动物游泳速度更快,因此可以在给定的潜水时间内游更长的距离,搜索更大的水体体积寻找猎物,并利用更大的深度范围。
此外,正如模型所预测的那样,对于它们的体型而言,温血动物(鸟类和哺乳动物)比冷血动物(海龟)游泳速度更快,这表明代谢动力产生限制了游泳速度。在温血动物中,鸟类比哺乳动物游泳速度更快,这不能用模型来解释。小型鸟类(<2 千克)的雷诺数接近湍流(∼3×10(5))的下限,它们快速游泳可能是为了避免与流态转变相关的阻力增加。