胶状动物的游泳习惯可以激发水下航行器的设计

一种凝胶状的海洋生物可以给工程师上一两课。Nanomiabijuga是一种与水母有亲缘关系的海洋动物，通过喷气推进来游泳。它身体上的十几个或更多柔软结构向后抽水以推动动物前进。它可以单独控制这些喷气机，使它们同步或按顺序脉冲。

俄勒冈大学的一组研究人员发现，这两种不同的游泳方式让动物可以根据当前的需要优先考虑速度或能量效率。这一发现可以为水下航行器设计提供信息，帮助科学家建造更坚固的航行器，在各种条件下都能表现良好。

由海洋生物学家凯利萨瑟兰和博士后研究员凯文杜克洛斯领导的UO团队在11月28日发表在美国国家科学院院刊上的一篇论文中报告了他们的发现。

“大多数动物要么可以快速移动，要么以一种能量效率高的方式移动，但不能两者兼而有之，”萨瑟兰说。“拥有许多分布式推进单元使Nanomia既快速又高效。而且，值得注意的是，他们在没有中央神经系统来控制不同行为的情况下做到这一点。”

Nanomia与它的水母亲戚一样，具有凝胶状、飘渺的形态。但它在结构上有点复杂：每个人在技术上都是一群个体。例如，Nanomia的每个射流都是由一个称为nectophore的单独单元产生的。花蜜细胞聚集在动物前部的茎状结构上。与此同时，纤细的触手拖在后面，携带着专门用于进食、繁殖和保护的结构。

虽然许多海洋生物通过喷气推进(包括乌贼和水母)移动，但大多数只有一架喷气推进器。Nanomia通常有10到20个——确切的数量因殖民地而异。

“我们对为什么多喷气式游泳有用很感兴趣，我们真正感兴趣的是时机，”杜克洛斯说。Nanomia可以同时脉冲其所有的nectophores，或按顺序激活它们。DuClos和他的同事想看看这些不同的模式如何影响动物的游泳方式，可能会阐明拥有多个喷气机的进化优势。

在华盛顿的周五港实验室，研究人员从海里捞出Nanomia，并将它们放入实验室的水箱中。然后，他们使用视频记录和计算机模型来分析游泳模式。

团队发现，这两种不同的游泳模式适用于不同的情况。

同步脉冲使Nanomia非常快速地前进——非常适合迅速逃离捕食者。异步脉冲使动物移动得更慢一些，但更稳定，研究人员的建模实验表明，这是一种更节能的游泳方式。因此，由于Nanomia有时每天要行驶数百米，异步泵送可能更适合日常使用。

Nanomia运动的复杂性可能有助于工程师转向大自然寻求灵感。

“它为开发具有多种功能的机器人提供了一个框架，”DuClos说。例如，水下航行器可以有多个推进器，推进时间的简单改变可以让一个航行器在需要时快速或高效地移动。

在未来的工作中，研究人员计划更深入地研究Nanomia的特征，接下来重点是更好地了解动物触手的排列如何影响其进食。

Sutherland补充说，由于其潜在的水动力优势，殖民地动物在公海中非常普遍。该团队目前正在寻找Nanomia以外的其他物种的殖民地游泳者，以弄清楚游泳单位的不同安排如何影响动物的运动。