新浪科技综合|“我像只鱼儿在你的鱼塘”?鱼的力气有多大？_

最近各大平台钓鱼的视频非常火热。除了大佬爆竿的视频之外，普通钓友“翻车”的视频也很受欢迎：一百多斤甚至两百多斤的钓鱼人，动不动就被鱼给拽下水了！

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这对于没钓过鱼的朋友来说，可能会感觉到不可思议：
把他们“拉下水”的鱼，可能是几十斤甚至才十几斤，和人相比根本不是一个重量级。
鱼哪儿来这么大力气？体重只有十几斤的鱼为什么能将十倍于自己体重的人拉下水呢？
Part.1
鱼鳍的秘密
鱼咬钩后，人和鱼的Battle就是力气的比拼。人得靠肌肉使劲儿，靠着身体的姿势来把控方向，而鱼的鳍可以同时起到提供力量、调控方向的双重功能。
作为被定义成终生生活在水里、用鳃呼吸、用鳍游泳的脊椎动物，鱼类包括圆口纲、软骨鱼纲和硬骨鱼纲等三大类群。
鱼的外观
（图片来源：人教版生物必修一）
以生活中常见的硬骨鱼为例，鱼身体表面分布着大小、形状各不相同的鱼鳍，分别为背鳍、胸鳍、腹鳍、臀鳍、尾鳍，一般常见的鱼类都具有上述的胸、腹、背、臀、尾等五种鳍。
其中，尾鳍在提供前进的动力的同时，也决定着前进的方向。如果失去尾鳍，鱼类就无法改变行进的方向了。而胸鳍相当于陆生动物的前肢，对鱼类具有运动、平衡和掌握运动方向的机能，当鱼失去胸鳍时，鱼体会左右摇摆不定。
腹鳍相当于陆生动物的后肢，具有协助背鳍、臀鳍维持鱼体平衡和辅助鱼体升降转向的作用。背鳍用于保持鱼体侧立，对鱼体平衡起着关键作用，若失去，会失去平衡而侧翻。
但也有些体形长的鱼类，可以通过背鳍和臀鳍协助身体运动，并推动鱼儿急速前进。如带鱼的背鳍、电鳗的臀鳍、海鳗的背鳍和臀鳍都能推动鱼体向前运动；臀鳍还可以协调其它各鳍，起平衡作用。若失去它，鱼身会轻微摇晃。鱼类的运动与体形和鳍的变化有着非常密切的关系。
鱼鳍是鱼类运动最主要的动力来源。当然，鱼的力气大小受到多方面因素的影响，它和鱼本身的大小也相关。一般来说，小鱼的爆发力更强，但并不持久，大鱼发力较慢，但力气很大、难以控制，这一点，相信钓鱼爱好者们肯定深有感触哦。
Part.2
人会蛙泳蝶泳不算啥
鱼还会“波浪泳”“喷水泳”呢！
能把钓鱼人拽到水里，这和鱼儿们都是“水中健将”息息相关。要想做到“如鱼得水” ，自在游动，鱼儿还得在通过鱼鳍获取力量的基础上，组合出不同的运动方式后，才能游出完美的泳姿。
而鱼儿的运动方式有这样几种：
【新浪科技综合|“我像只鱼儿在你的鱼塘”?鱼的力气有多大？】（1）利用躯干部的肌肉收缩和尾鳍的摆动来游泳；
（2）依靠胸鳍等的摆动划水运动；
（3）利用鳃孔向后喷水引起的反作用力使鱼体向前游。
实际上，后两种游泳方式并不常用。胸鳍等的摆动划水方式一般用于在流水中静止的情形中。当鱼位于流水中保持静止时，不需要使用尾鳍，胸鳍的摆动产生轻微推力就能让它们保持静止；而鳃孔喷水一般只有在遇到危险时，鱼儿想要“逃之夭夭” ，才会使用。
鱼的游动
（图片来源：wirefax）
鱼类利用躯干部的肌肉收缩和尾鳍的摆动来游泳的方式，被称为波状摆动推进，大部分的鱼类和水生哺乳动物（鲸鱼、海豚等）都采用这样的方式。前进时鱼体弯曲，会形成逆前进方向的行波，当行波速度大于前进速度时就会产生向前的推力。
波状摆动推进又分为鳗鲡模式、鲹科模式和月牙尾推进模式。
典型的鳗鲡模式就像水蛇在水中前进一般，身体从头至尾不断作幅度相同的摆动。
而生活中，最常见的鱼儿游泳方式是鲹科模式，在游动过程中，鱼体前部分基本不动，从中部开始至鱼尾进行摆动，且摆动幅度从中部至鱼尾逐渐增大。
月牙尾模式则出现在海豚、鲸鱼身上，它们主要通过巨大的月牙形鱼尾来实现推进，不断向前游动。
通过波状摆动获得前进动力的鱼类，会在身体表面形成一层旋转的水流，被叫做“涡” 。当鱼向前运动时，涡会沿着鱼身向后滑动，在鱼尾处脱落。神奇的是，规律脱落的涡能继续在水中运动，为鱼提供向前游动的推力，这就是“反卡门涡街”现象。
卡门涡街现象
（图片来源：Dr 。Maarten Rutgers）
Part.3
鱼的力气能把人拽水里
是怎么做到的？
有了鱼鳍，鱼儿有了力气，也有了控制方向的工具；有了多样的游泳方式，鱼儿才能行动自如。二者为鱼儿在与钓者的博弈中化身“大力水手”提供了由内而外的基础。但除了鱼鳍和游泳方法之外，钓鱼时“人-鱼-钓竿”三者的受力关系也起到了至关重要的作用。
实际上，三者形成了我们熟悉的力学系统——杠杆。当鱼咬住鱼钩后，钓鱼人将鱼竿立起，鱼竿、人手、鱼就形成了一个杠杆体系。当竿尾触地时，竿尾与地面接触点为杠杆支点，两只手向后发力，鱼竿本身为杠杆，竿头鱼线向前发力，杠杆，形成！
（图片来源：作者自绘）
据图所示，当鱼咬钩后，人将鱼竿提起至与地面成90°夹角，鱼受到惊吓向前运动，会产生两倍于自身体重的拉力作用在鱼线上，非常难以控制，这部分拉力就需要我们用胳膊使劲儿来平衡。
一般来说，钓鱼时是坐姿，手握竿位置大约与肩齐平，高度大约为1米。若鱼竿长度以5米来计算，通过杠杆原理可以计算得出，人需要付出大约相当于鱼体重十倍的力量，才能将鱼拉住，这可不是小数字！如果上钩的鱼体重为5KG ，那么就需要钓鱼者瞬间使出50KG的力量来保证自己不被鱼拉下水。
当然，上述情况建立在钓鱼人用蛮力“硬拉”的情况下。实际钓鱼中，可以通过“8字溜鱼”等技巧来减少和鱼正面对抗。所以，爱钓鱼的小伙伴们注意了，用蛮力硬拉很可能断线断竿，甚至被鱼拉下水哦！

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当鱼咬钩后，竿子由于各种原理无法立起，人只能通过变成水平方向的鱼竿来拉鱼，这样的情景被称作“拔河” 。此时，由于人发力方向和鱼发力方向基本共线，杠杆作用并不存在，人所需要的拉住鱼的力也并不是很大。可是， “最轻松的姿势往往最危险” ，这种情况往往是最容易被拉下水的，为什么呢？

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图片来源：钓鱼吧
首先，出现“拔河”的状况，一般是因为鱼太大了，鱼竿无法保持直立，此时若想拉住鱼所需的力量本身就很大；再者，鱼竿被拉直时，人的手臂也被拉直了，无法发力，很多溜鱼的技巧就无法施展，钓鱼人只能用蛮力和鱼对抗，真是“巧妇难为无米之炊” 。
此外，钓鱼时人一般为坐姿，此时在水平方向上人的着力点太少了，即使有力也使不出，因此在“拔河”的情况下，人很容易被鱼拉到水中，从“你钓鱼”变成“鱼拽你” 。
在熟知“人-鱼-钓竿”的力学原理上，运用适当的“溜鱼”技巧不但能让咬钩几率增加，还能降低将鱼拉上岸的难度。总而言之，钓鱼是一项和鱼儿“斗智斗勇”的运动，用蛮力可是很难在和鱼的拉锯战中取胜。
参考文献：
1 。丁进。尾鳍空间摆动推进理论研究。江苏科技大学， 2018 。
2 。朱君。仿鯵科鱼尾部推进系统的理论研究。江苏科技大学， 2016 。
3 。乔晓冬。鱼类游动的N-S方程数值模拟与推进机理探索。西北工业大学， 2007 。
4 。夏全新，鲁传敬，吴磊。鱼类波状摆动推进的数值模拟。水动力学研究与进展（A辑）， 2005（S1）：921-928 。
出品：科普中国