ماهی ها چگونه حرکت می کنند؟

هوپا/ بيشتر جانداران اين توانايي را دارند که انواع مانورهاي حرکتي را انجام دهند و همچنين مي‌توانند بخشي و يا همه بدن خود را در وضعيت خاص تعادلي نگهدارند. حرکت و تعادل جانداران يک مسئله مهم مکانيکي است. جانداران دستگاه‌ها و ماشين‌هايي هستند که به کمک نيروهايي به حرکت درمي‌آيند و کار را انجام مي‌دهند و ساختمان‌هايي هستند که تحت اثر نيروهاي وارده در حالت تعادل قرار مي‌گيرند. هر کدام از انواع جانوران داراي اعضاء و دستگاه‌هايي هستند که حرکت و تعادل آنها را امکان‌پذير مي‌سازد. براي نمونه جانوران زميني مانند انسان و چهارپايان به کمک سيستم استخوان‌بندي و ماهيچه‌هاتوانايي انجام حرکات گوناگوني بر روي زمين را دارند. جانداران دريايي مانند ماهي‌ها و نهنگ‌ها داراي اعضايي مانند باله‌ها هستند و شکل عمومي آنها طوري است که براي شرايط دريايي و حرکت در آن مناسبت تمام دارد. در کل مي‌توان چنين گفت که فرم ساختماني و عملکرد هريک از انواع جانوران با شرايط محيطي آن جانور هماهنگي دارد و به عبارت مهندسي، جانوران ماشين‌هايي هستند که در طبيعت براي شرايط خاص محيطي خود و نيازهاي حياتي وابسته به آن طراحي و ساخته شده‌اند. همچنين رديابي انواع جانوران در طي دوران گذشته اين نتيجه را بدست داده است که از ديدگاه تکاملي نيز تغييرات فرمي جانوران در طول زمان همواره در جهتي صورت گرفته است که کارآيي مکانيکي آنها را به عنوان يک کاشين کامل افزايش بدهد. بررسي و مطالعه مربوط به حرکت و تعادل جانوران از ديدگاه مکانيکي داراي وجوه و مسائل مکانيکي مشترکي است که در مورد انواع جانوران يکسان است. علاوه بر آن حرکت و تعادل هريک از انواع جانوران از ويژگي‌هايي برخورداراست که ويژه آن جانور به‌خصوص است. از ديدگاه مکانيکي (پويشي) ماهي‌ها چگونه حرکت مي‌کنند؟ ماهيان، برحسب شکل، اندازه و چگونگي حرکت داراي انواع گوناگوني هستند. انواع گوناگون ماهي براي حرکت رو به جلو و انجام مانورهاي حرکتي از بخشي و يا تمام بدن خود سود مي‌جويند. اندام محرکه در ماهي‌ها داراي حرکت نوساني است. به کمک همين حرکت نوساني است که نيروي جلوبرنده ماهي تامين مي‌شود. علاوه بر آن، ماهي‌ها داراي پرده‌هاي غضروفي به‌نام باله هستند که تعداد و اندازه آنها در ماهيان گوناگون متفاوت است. گذشته از آن، داراي دم‌هاي ارتجاعي و نيرومندي هستند. ماهي‌ها از باله‌ها، دم و يا تمامي بدن براي انجام حرکت در آب سود مي‌جويند. براي نمونه حرکت مارماهي‌ها به‌کمک امواجي که در طول بدن آنها انتشار مي‌يابد انجام مي‌شود، ماهي قزل‌آلا از حرکات نوساني باله‌ها براي حرکت خويش کمک مي‌گيرد. در اره‌ماهي، باله به صورت نواري طويل در طول بدن قرار گرفته و حرکت موجي اين باله به ماهي توانايي حرکت به پس‌و‌پيش را مي‌دهد. نه تنها انواع گوناگون ماهي از مکانيزم (سازوکار)هاي گوناگون براي شنا يهره مي‌گيرند، بلکه حتي در يک ماهي خاص نيز مکانيزم‌هاي حرکتي در آغاز حرکت و در سرعت‌هاي گوناگون متفاوت است. از اين روست که بيان فرضيه کلي مکانيکي توجيه‌پذير حرکت ماهي دشوار است. اما هدف تمامي اين مکانيزم‌ها و مانورها، ختثي نمودن نيروي مقاوم در برابر حرکت روبه‌جلو، يا جهت دلخواه، و ايجاد شتاب مطلوب به بدن جانور است. نکته بسيار مهم در اين است که اين جانور از شاره (سيال) پيرامون خود، براي ايجاد نيروي محرکه کمک مي‌گيرد. بدون وجود شاره پيرامون جانور، حرکت آن امکان‌پذير نيست. همانند هواپيما و زيردريايي و برخلاف راکت و موشک که اندرکنش گاز خارج شده به صورت پيشرانه (جت) به بدنه جسم است که آن را مي‌راند و براي حرکت نيازمند شاره‌اي پيرامون خويش نيست. برخي از انواع ماهيان از حرکات موجي تمام بدن خويش در ايجاد نيروي تکيه‌گاهي و محرکه سود مي‌جويند و بعضي به کمک حرکات باله‌ها و دم به اين هدف مي‌رسند. در مکانيزم نوع نخست، حرکت موجي تمام بدن همچون مارماهي، جرکت موجي توسط ماهيچه‌هاي بدن جانور از سر ماهي آغاز شده به‌سوي دم انتشار مي‌يابد. مکانيزم نوع دوم، ايجاد نيروي مجرکه به کمک باله و دم، انواع گوناگوني دارد. حرکت ماهي به دو نوع حرکت خمشي، درون دم حول محور عمود بر صفحه باله، و حرکت پيچشي، درون دم حول محور واقع در صفحه باله، تقسيم مي‌شود. در بعضي ماهيان، اين دو مکانيزم به صورت ترکيبي با يکديگر به کار مي‌روند. ماهي در مکانيزم حرکتي دم و باله‌ها با حرکت نوساني باله‌ها و دم خود گردابه‌هايي ايجاد مي‌نمايد. از ديدگاه مکانيک شاره‌ها، اين گردابه‌ها که در آب آرام ايجاد مي‌شوند، نمايشگر ميدان‌هاي سرعتي هستند که بخشي از آب را در حول محورهايي به‌دوران در مي‌آورد. نتيجه حرکت آب نسبت به باله‌ها چنان است که نيروي جلوبرنده بر بدن ماهي اثر کرده، جانور را پيش مي‌راند. ماهي با حرکت باله‌ها و دم، آب را چنان جابه‌جا مي‌کند که نتيجه آن اعمال نيروي واکنشي از سوي آب به بدن ماهي، در جهت موردنظر است. نيروي محرکه حرکت ماهيان، از انرژي کششي که در ماهيچه‌ها ايجاد مي‌شود تامين مي‌گردد. از ديدگاه مکانيکي، در حرکت عادي، مقدار انرژي مفيد توليدي برابر است با حاصل‌ضرب سرعت ماهي در مقاومتي که آب پيرامون سطوح جانبي بدن ماهي اعمال مي‌دارد. اين مقاومت تا حد بسيار زيادي بستگي به آن دارد که جانور بتواند بدون ايجاد گردابه‌هاي غير ضروري در آب حرکت نمايد. اين مقاومت بستگي به جهت حرکت و شکل هندسي بدن ماهي دارد. توان ماهيچه به نيروي کششي ايجاد شده در آن و سرعت انقباض ماهيچه ارتباط دارد و اين توان براي مقدار خاصي از نيروي کششي و سرعت انقباض به بيشينه خود مي‌رسد. سرعت حرکت بستگي به طول بدن، بسامد و ارتعاش دم ماهي دارد. هراندازه که طول بدن ماهي بلندتر باشد، بيشينه بسامد حرکت دم بيشتر شده و در نتيجه نسبت بيشينه سرعت به طول، با افزايش طول بدن کم مي‌شود. در نتيجه در سرعت‌هاي برابر 8 تا 10 برابر طول جانور در ثانيه، تنها براي 6 ثانيه ادامه مي‌يابد. سرعت‌هاي عادي (نيم‌متر‌در‌ثانيه) ماهيان کوچک (تا حدود 30 سانتي‌متر) براي مدت بيش از 20 ثانيه قابل تداوم هستند. مکانيک حرکت ماهي ها مهندس جعفر سپهري هيات علمي دانشگاه جامع علمي کاربردي و مدرس دانشگاه آزاد اسلامي ايران زهراپريسا زارعي کارشناس ارشد فيزيک دريا