飞鱼为何能飞:成就400米滑翔的翅膀与贴海面飞行的物理学

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400米一次滑翔可达到的最长距离约70公里/小时离水后飞行速度的上限区间约30种日本近海记录到的飞鱼种类

夏日乘船行驶在海上时,被船首波浪惊动的银色鱼儿从水面跃出,张开翅膀般的鳍,滑行数十米后远去。这就是飞鱼。鱼能够在空气中移动本身已足够奇特,而了解其真实性能后更令人惊讶。有记录的最长滑翔约为400米,滞空时间可超过40秒,离水后的速度接近每小时70公里。

这种能力绝非"鱼偶然跳跃"的程度。2010年,首尔大学的朴亨敏与崔海天进行的风洞实验通过直接测量证明,飞鱼胸鳍产生的升力与阻力之比(升阻比)可与秃鹫、海燕等中型鸟类相媲美。优于昆虫、与鸟类比肩——对于并非以飞行为本业的生物而言,这是异乎寻常的空气动力学性能。

此外,飞鱼选择在距海面仅数十厘米的极低高度飞行。这并非因为害怕升高,而是利用地面效应(水面效应)使阻力最多减少14%的物理原理所做出的合理飞行方式。本文将依据一手资料,梳理飞鱼的身体构造与滑翔力学、为何演化出飞行能力的进化脉络、栖息于日本近海约30个物种的生态,以及被称为"ago"、作为高汤与鱼糜制品受人喜爱的饮食文化。

本文可以学到什么

为何说飞鱼是"滑翔"而非"飞行",以及离水前的三个阶段风洞实验测得的升阻比与秃鹫、海燕等中型鸟类相当这一事实贴近海面飞行使阻力最多减少14%的"地面效应(水面效应)"物理原理胸鳍、腹鳍与不对称尾鳍在滑翔中各自承担的作用作为逃避捕食者策略的滑翔,以及其中隐藏的取舍日本饮食文化中的飞鱼——ago高汤、ago野烧、腌鱼干,以及鹿儿岛与长崎的渔业

目录

飞鱼究竟是什么——"会飞的鱼"的真相

双翼型与四翼型

日本常见的四个物种

全身都是"为承载翅膀而生的身体"

滑翔的机制——助跑、离水、滑翔三阶段

第一阶段:水中助跑

第二阶段:拍打海面加速的离水

第三阶段:张开翅膀滑行

成群一齐飞出

风洞实验揭示的空气动力学性能——可与鸟类匹敌的翅膀

将标本置于风洞中直接测量力

超越昆虫,与中型鸟类比肩

胸鳍不仅提供升力还负责稳定性

与其他"会飞"的生物相比较

贴近海面飞行的理由——地面效应的物理学

何谓地面效应(水面效应)

低空飞行的另一个优点

读懂风与浪

为何要飞——逃避捕食者的答案与其代价

从"二维逃跑"到"三维逃跑"

趋光习性与利用它的渔法

身处食物链中间环节意味着什么

生活史与分布——托付给漂流海藻的鱼卵

用丝线缠绕海藻的卵

作为"飞鱼子"被食用的卵

幼鱼伪装成漂流海藻

变暖与分布的变化

作为日本饮食文化的飞鱼——"ago"支撑起的高汤与鱼糜制品

烤ago——低脂肪造就的高雅高汤

ago野烧——山阴地区的炭烤鱼糕

腌鱼干、飞鱼子与生鱼片

在家熬制烤ago高汤

飞鱼给我们的启示——工程学应用与未来的海洋

作为仿生学的研究对象

不只有"危机"的海洋视角

何时何地可以见到

飞鱼究竟是什么——"会飞的鱼"的真相

飞鱼是颌针鱼目飞鱼科(Exocoetidae)海水鱼的总称。它们广泛分布于世界温暖海域,迄今已知约7属、60种左右。日本近海是全球物种数较多的海域之一,记录到约30种。也就是说,全世界约一半的飞鱼种类聚集在日本的海域。

它们的共同特征是相对于身体极度发达的胸鳍。在多数鱼类中,胸鳍是用于转向和制动的小鳍,但飞鱼的胸鳍可伸展至与体长相当的长度,张开后形成如飞机主翼般的翼面。此外,它们还拥有下叶明显长于上叶的不对称尾鳍。这两点正是"会飞的鱼"在解剖学上的核心。

双翼型与四翼型

飞鱼科依据鳍的发达形式大致分为两类:只有胸鳍高度发达的双翼型(two-winged),以及除胸鳍外腹鳍也高度发达的四翼型(four-winged)。前者的代表是广泛分布于世界外洋的飞鱼属(Exocoetus),后者包括含有多个食用种的须唇飞鱼属(Cheilopogon),以及 Hirundichthys、Cypselurus 等属。

四翼型前后拥有两组翼面,其构型与其说是双翼机,不如说更接近"串列翼"飞机。后方腹鳍的加入不仅增加了升力总量,还使重心与升力中心的位置关系趋于稳定,姿态更不易失控。一般而言,滑翔距离越长的物种越倾向于四翼型。

类型发达的鳍代表性类群滑翔特征双翼型仅胸鳍飞鱼属(Exocoetus)多见于小型种,滑翔距离相对较短四翼型胸鳍+腹鳍须唇飞鱼属(Cheilopogon)等前后两组翼面稳定性高,适合长距离滑翔飞鱼科的两种翼型。腹鳍的发达程度影响滑翔的稳定性与距离

日本常见的四个物种

在日本作为食用流通的飞鱼主要有四种:大鳍飞鱼(滨飞鱼)、筑紫飞鱼、细飞鱼与飞鱼。其中大鳍飞鱼是全长可达50厘米、体重达1公斤的大型种,在飞鱼类中罕见地于冬季产卵。在伊豆诸岛,它是冬季至早春的重要渔获对象,东京都岛屿农林水产综合中心也在持续开展资源与渔期方面的调查。

仅胸鳍发达的双翼型(上)与腹鳍也作为翼面使用的四翼型(下)

全身都是"为承载翅膀而生的身体"

飞鱼的适应并不止于胸鳍。首先,其体形呈截面略带棱角的细长纺锤形。这种形状在水中可减少阻力,同时在空气中躯干本身被认为可作为产生少量升力的"升力体"发挥作用。不仅翼面、机身也承担部分升力的设计思路,在高性能飞机中同样可以见到。

鱼鳔也颇具特色,它在体腔背侧高度发达,有助于减轻体重。对飞行动物而言轻量是决定性因素,鸟类将骨骼中空化、在非繁殖期缩小生殖腺的同样逻辑,也作用于这种鱼身上。后文提到的作为食材"脂肪含量低"的特征,与这种轻量化并非无关。

此外,其眼睛较大且具有扁平的角膜。由于水中与空气中的光线折射条件完全不同,要在两种环境中都清晰成像本来极为困难。飞鱼眼睛的形状常被解释为一种折中方案,使其能够在水面上高速移动的同时掌握波浪与障碍物。既然要以每小时数十公里的速度贴海面飞行,"看不见"是行不通的。

为了飞行而改变的部分

胸鳍:伸长至与体长相当,形成翼面腹鳍(四翼型):作为后方翼面追加升力与稳定性尾鳍:下叶长于上叶,在身体一半露出水面的状态下仍可作为推进器体形:阻力小的纺锤形。在空气中躯干本身也产生少量升力鱼鳔与体脂:大鱼鳔与低脂肪造就适于飞行的轻盈身体

飞鱼的基本资料

分类:颌针鱼目飞鱼科(Exocoetidae),全球约7属60种,日本近海约30种分布:世界温暖海域的表层。在日本沿黑潮与对马暖流洄游体型:多数为20〜35厘米,大型的大鳍飞鱼可达全长50厘米、体重1公斤食性:主要摄食浮游动物的表层性鱼类天敌:金枪鱼、鲣鱼、鲯鳅、旗鱼等大型鱼类,以及海鸟

需要说明的是,虽然同样称为"飞",飞鱼并不像鸟类或蝙蝠那样通过扇动鳍获得推力。它们在空中有时看似剧烈上下摆动鳍部,但这并非扇翼,而被认为是根据气流与姿态所作的微调。飞鱼的飞行不是动力飞行而是滑翔,其能量全部来自水中的助跑。理解这一区别,是把握下文离水过程的关键。

滑翔的机制——助跑、离水、滑翔三阶段

飞鱼的飞行大致可分为三个阶段:在水中加速的助跑,用尾鳍拍打海面以持续增速的离水(起飞),以及张开翼面滑行的滑翔。这与没有发动机的滑翔机被拖曳机牵引以获得高度和速度十分相似,跃出水面之后的性能几乎完全取决于此前积累了多少速度。

第一阶段:水中助跑

察觉捕食者后,飞鱼首先在水中剧烈摆动身体加速。此时胸鳍仍收拢于体侧,保持水阻最小的纺锤形姿态。由于水的密度约为空气的800倍,在水中达到高速并不容易。即便如此,它仍会一边斜向海面上升,一边一口气加速到离水所需的速度。

第二阶段:拍打海面加速的离水

这一阶段是飞鱼离水过程中最具特色的部分。即使身体前半部已经露出水面,它仍只将下叶较长的尾鳍留在水中,以每秒数十次的高频率持续左右摆动。由于露出空气中的身体阻力骤减,留在水中的尾鳍推进力便直接转化为加速度。尾鳍下叶偏长这一看似失衡的形态,正是为了在"一半在空中、一半在水中"的状态下充当推进器的适应结果。

这种尾鳍带动的水面滑行距离,因物种与个体而异,可达数米至十几米。在风平浪静的日子追踪飞鱼时,有时能看到水面留下细长如划痕般的航迹,那就是尾鳍拍打的痕迹。

助跑→尾鳍带动的水面加速→滑翔。飞行性能取决于离水前能积累多少速度

第三阶段:张开翅膀滑行

达到足够速度后,飞鱼将尾鳍抬离水面,大幅展开胸鳍(四翼型还包括腹鳍)。此后由于没有产生推力的器官,只能消耗已有的动能与高度进行滑行。据称离水后的速度可达每小时50〜70公里,随后一边逐渐减速一边在海面上前进。

有趣的是速度下降、开始失去高度时的行为。多数飞鱼并不落水,而是仅将尾鳍再次浸入水中拍打,恢复速度后重新进入滑翔。通过反复这种"触水复飞",它们能够从一次跃出中连续获得很长的距离。有记录的最长滑翔距离约400米、滞空时间超过40秒等数字,多数情况下正是通过这种连续滑翔实现的。

为何写作"滑翔"而非"飞行"

鸟类与蝙蝠的飞行是通过扇动翅膀将空气向后推、产生推力的动力飞行。而飞鱼在空中并不具备产生推力的机制。它们只是把水中助跑获得的动能通过翼面转化为升力并逐渐消耗的滑翔。正因如此,离水速度与翼面的空气动力学性能——即下一章要看的升阻比——决定了飞行距离。

其实,这一连串动作并非孵化后立刻就能完成。幼鱼期的胸鳍相对较小,滑翔能力有限。随着成长,胸鳍伸长至接近体长,离水与滑翔的技巧也日益纯熟。为了在捕食压力极高的外洋表层生存,飞鱼可以说把成长中相当大的部分投入到了"翅膀"的完成上。

成群一齐飞出

飞鱼有时单独飞行,但当船只靠近时,常可见到数十尾一齐跃出的景象。水面迸射出银光,它们呈扇形散开滑翔而去。对捕食者而言,大量目标同时朝不同方向移动,令其难以决定追逐哪一个。鱼群所具有的"混乱效应(confusion effect)"被认为在空中同样发挥作用。

这种集体跃出,也是乘船者见到飞鱼最常见的机会。渡轮或渔船掀起的波浪与声响,对飞鱼而言是难以与大型捕食者接近相区分的刺激。它们是在逃跑而非欢迎,但初夏航线上银带接连腾空的景象,仍是日本海域最美的画面之一。

此外,这种跃出也有意料之外的副作用。夜间被灯光吸引而飞起的飞鱼直接落到船甲板上的情况并不罕见。在太平洋岛屿地区,还流传着利用这一点在船上或岩礁处捡拾飞鱼的传统渔法。飞行这一能力对外洋捕食者有效,但面对人工光源与建筑物时有时会适得其反。

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风洞实验揭示的空气动力学性能——可与鸟类匹敌的翅膀

飞鱼的飞行自古以来就吸引着博物学家的兴趣,但长期以来难以定量地说明"究竟有多优秀"。因为野生个体转瞬即逝,无法测量其受力。改变这一状况的,是2010年发表于《Journal of Experimental Biology》的朴亨敏与崔海天(首尔大学)的风洞实验。

将标本置于风洞中直接测量力

研究团队使用分布于日本海的飞鱼种类 Cypselurus hiraii,制作了鳍部按滑翔姿态展开的标本,以及鳍部收拢于体侧的标本。他们将这些标本固定于风洞中,在改变风速与迎角(体轴与气流之间的夹角)的同时,直接测量升力、阻力与力矩。这使得在活体上无法实现的空气动力学系数实测成为可能。

所得结果十分明确。升阻比(lift-to-drag ratio)在迎角0度附近达到最大,这与野外观察到的飞鱼姿态——身体几乎与海面平行地滑行——完全一致。飞鱼并非偶然采取该姿态,而是选择了作为翼面性能最高的姿态飞行。

超越昆虫,与中型鸟类比肩

更令人惊讶的是其性能水平。朴与崔测得的最大升力系数与最大升阻比,与秃鹫、夜鹰、海燕等中型鸟类相当。与其他滑翔生物相比,飞鱼明显超过昆虫的滑翔性能,在鸟类中处于与海燕、林鸳鸯等物种并列的位置。这不是"就鱼而言算不错",而是"即便与以飞行为专业的动物相比也毫不逊色"的水准。

比较对象滑翔性能的定位昆虫(滑翔类)低于飞鱼飞鱼(Cypselurus hiraii)迎角0度附近升阻比最大海燕、夜鹰、秃鹫最大升力系数与升阻比与飞鱼大致相当信天翁等专攻长距离滑翔的鸟类超过飞鱼基于朴与崔(2010)风洞实验的滑翔性能比较。飞鱼处于与中型鸟类相当的水平

胸鳍不仅提供升力还负责稳定性

实验还得出另一项重要发现:胸鳍不仅提高升阻比,还改善了纵向静稳定性(longitudinal static stability)。以飞机设计来比喻,就是主翼不仅产生升力,还兼具自然抑制机头上下摆动的作用。在加入腹鳍的四翼型中,这一效果得到进一步强化。

通过在风洞中固定标本直接测量升力与阻力的方法,飞鱼的空气动力学性能首次被定量化

顺带一提,这项研究的意义不限于生物学。滑翔性能优异、且能在贴近水面这一严苛条件下稳定飞行的外形,对无人机与水空两用航行器的设计而言是极具吸引力的模型。近年来,以机械再现"伴随尾鳍拍打推进的滑翔飞行"的研究也在推进,飞鱼的身体正被生物学与工程学双方重新审视。

与其他"会飞"的生物相比较

在空中移动的动物大致分为动力飞行与滑翔两类。鸟类、蝙蝠与昆虫属于通过扇翼产生推力的动力飞行组,而鼯鼠、飞蜥、鼯猴以及飞鱼属于滑翔组。滑翔组都采用了展开身体某一部分以形成翼面的共同解法,但材料截然不同。鼯鼠使用前后肢之间的皮膜,飞蜥使用张在延长肋骨上的膜,飞鱼则使用鳍。

其中飞鱼的突出之处在于,它能够利用另一种介质(水)来起飞。鼯鼠不爬上高树就无法开始滑翔,需要以重力为代价换取高度。飞鱼则通过在水中自主加速,以速度而非高度的形式获得相当于势能的储备。水的密度约为空气的800倍,但正因如此也是可以用力蹬踏的介质。这种"在重介质中助跑、在轻介质中滑行"的组合,是其他滑翔动物所没有的独特策略。

生物翼面的来源起飞方式飞鱼胸鳍(+腹鳍)在水中加速,用尾鳍拍打水面离水鼯鼠前后肢之间的飞膜爬上高树借重力加速飞蜥张在延长肋骨上的膜从树上跃下飞鱿(太平洋褶柔鱼等)鳍与腕膜通过漏斗喷射从水中跃出鸟类与蝙蝠羽毛翼、皮膜翼通过扇翼进行动力飞行(也兼用滑翔)滑翔动物的比较。飞鱼独特之处在于能够在水这一重介质中助跑

在同样的日本近海外洋,还有一种鱼以完全不同的策略实现高速移动,那就是蓝鳍金枪鱼的洄游。金枪鱼打造了在水中高速巡航的身体,飞鱼则打造了离开水面逃入空气的身体。这也可以看作捕食者与被捕食者各自在物理规律不同的领域中推进优化的结果。

贴近海面飞行的理由——地面效应的物理学

见过飞鱼的人应该都会注意到它飞行高度之低。多数情况下只升高到距海面数十厘米,最高也不过一到两米。看似升得更高就能滞空更久,但实际上这种低空飞行正是使飞行距离最大化的合理选择。

何谓地面效应(水面效应)

当机翼产生升力时,下表面的高压空气会在翼尖处绕向上表面,形成涡流(翼尖涡)。该涡流产生向下的诱导气流,实质上化为向后拖拽机翼的阻力——诱导阻力。然而,当机翼极为靠近地面或水面时,这种绕流会在物理上受到阻碍,翼尖涡随之减弱。结果诱导阻力下降,在相同速度下能更高效地获得升力。这就是地面效应(ground effect)。

在朴与崔的风洞实验中,通过将标本逐渐靠近液面再现了这一效应。结果证实,贴近海面飞行可使阻力最多减少14%。阻力减少意味着以相同初速可以飞得更远。飞鱼不离开海面,是因为它作为有翼动物选择了最省"燃料"的高度。

利用地面效应的"交通工具"

飞鱼:贴海面滑翔使阻力最多减少14%海燕与信天翁:沿波浪斜面低空滑行,节省扇翼地效翼船(WIG船、里海怪物):作为贴水面飞行的交通工具屡次被尝试实用化飞机着陆时:在跑道前方轻盈上浮的感觉正是源于这一效应

低空飞行的另一个优点

地面效应关乎能效,但低空飞行还有另一层意义。贴近海面飞行意味着速度下降时可以立刻将尾鳍浸入水中重新加速。若已升至10米高度,速度一旦下降滑翔便告结束,只能落水。停留在距海面数十厘米,也就是保持着"可以重新加速的高度"。上一章提到的连续滑翔,正是因为有这一低高度才得以成立。

另一方面,低空飞行也伴随风险。浪高的日子里,滑翔容易因撞上涌浪的斜面而中断。反之在风大的日子,也有借助波浪迎风侧产生的上升气流延长滑翔的情况。飞鱼的飞行距离因个体与状况而在数十米至数百米之间大幅波动,正是由于对海面状态的高度依赖。

在海面附近翼尖涡受到抑制,诱导阻力下降。飞鱼选择该效应最有效的高度飞行

读懂风与浪

滑翔距离并非仅由身体性能决定,因为海面状态本身就是飞行环境。在涌浪较大的日子,空气沿波浪迎风侧的斜面被推升,形成微弱的上升气流。飞鱼利用这种气流延长滑翔的现象很早就被指出,其原理与信天翁、海燕利用波浪斜面节省扇翼的"坡面翱翔"相同。

另一方面,波浪也会成为障碍。既然在距海面数十厘米的高度飞行,一旦撞上浪尖滑翔就此结束。有人说风平浪静时飞得更远,也有人说适度的涌浪能延长滑翔,最优条件因情况而异。同一个体的飞行距离会因状况在数十米至数百米之间变动,正是这种环境依赖性所致。

耐人寻味的是,飞鱼似乎在主动选择这些条件。跃出的角度仅比水平方向高10〜20度,相当平缓,并不做无谓的爬升。滑翔过程中也几乎保持体轴水平。如上一章所见,迎角0度附近正是升阻比的最大点。这种鱼凭借感觉与经验,把握住了物理上的最优点。

换言之,飞鱼的飞行并不止于身体的形态。只有借助海面这"另一片翼面",才能实现那样的距离。想到飞机设计者曾多次挑战地效翼船,这种鱼在数千万年前就已熟练运用该物理原理的事实,着实令人畅快。

为何要飞——逃避捕食者的答案与其代价

关于如此精巧的能力为何会演化出来,最有力的解释是逃避捕食者。飞鱼栖息于外洋表层,即所谓远洋的表层水域。这一环境中既没有可供躲藏的岩石与海藻,也没有可以潜伏的深处。尽管如此,金枪鱼、鲣鱼、鲯鳅、旗鱼等高速游泳的捕食者却密布其间。在无处可逃的地方,飞鱼从根本上改变了逃跑的方式。

从"二维逃跑"到"三维逃跑"

在水中被追逐的鱼所能采取的手段有限:游得更快、急转方向、以鱼群扰乱视线。但若对手是金枪鱼或鲯鳅,纯粹的速度较量并不占优。飞鱼选择的是移动到捕食者无法进入的介质中这一解决方案。冲破水面的瞬间,追击者便失去了猎物的踪影。当它在数百米之外落水时,那里已经没有追击者了。

这一策略效率很高。滑翔比在水中全力游动消耗的能量更少,被认为在单位逃跑距离上的成本更低。从捕食者的角度看,持续追逐已飞离水面的猎物并不划算。事实上,飞鱼跃出后的海面上,有时可以观察到鲯鳅等预测落水点守候的行为,但也并不能确保捕获。

空中也有敌人——滑翔的取舍

即使逃离了水中的捕食者,空中也未必安全。军舰鸟、鲣鸟等海鸟会在空中或飞鱼落水的瞬间将其捕获。紧贴海面的高度,正是水中捕食者与海鸟攻击范围重叠的"双重危险地带"。滑翔并非万能的解决方案,而是一种置换风险种类的选择。

趋光习性与利用它的渔法

飞鱼行为中另一个显著特征是聚集于灯光的习性(趋光性)。夜间聚集在点灯船只周围的习性自古为人所知,在太平洋岛屿地区,利用船灯与火把的飞鱼渔法一直是传统作业方式。这一习性与船只靠近时受惊跃出的行为一道,长期以来被纳入渔业技术之中。

日本代表性的飞鱼渔业——鹿儿岛县屋久岛与种子岛地区的飞鱼拖绳渔业,正是反过来利用这种"受惊而飞"的习性。作业方式是在海面拖曳绳索惊动鱼群,将跃出的鱼驱入网中。据屋久岛渔协2006年(平成18年)的统计,渔获量901吨、渔获金额2亿700万日元,占渔协整体渔获量的76%、金额的43%,是当地渔业的核心。为逃跑而生的能力直接成为捕获的线索,这也不无讽刺意味。

外洋表层没有藏身之处。飞鱼选择了移动到没有捕食者的介质中这一解决方案

身处食物链中间环节意味着什么

飞鱼主要摄食浮游动物。浮游植物固定太阳能,浮游动物取食浮游植物,飞鱼再取食浮游动物。而飞鱼又被金枪鱼、鲣鱼、鲯鳅与海鸟所捕食。这种鱼正处于外洋表层这一连接生产场所与大型捕食者领域的位置上。

承担这种"中间环节"的鱼类,作为资源也颇为脆弱。数量减少会波及上位捕食者,反之上位捕食者减少时其数量也可能增加。鲣鱼、金枪鱼的渔场常与飞鱼的分布重叠并非偶然,而是饵料与捕食者的关系直接表现为渔场的重叠。飞鱼聚集的海域,对大型鱼类而言也可能是良好渔场。

外洋表层乍看只是一片空旷的蓝色水体。但实际上其中存在漂流海藻、浮游生物的浓淡、水温的分界(潮境)等结构,生物正是以此为线索生活。飞鱼群飞起的位置,也是提示这些结构存在的指标。渔民从海鸟群与飞鱼的动向判读潮境,正是以经验为支撑的生态系统解读。

与捕食者的关系并非单向。飞鱼是支撑日本近海生物多样性的表层生态系统的重要组成部分,摄食浮游动物成长,自身又成为大型鱼类与海鸟的饵料。作为将表层能量传递给上位捕食者的"中间环节",其存量直接关系到整个生态系统的生产力。

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生活史与分布——托付给漂流海藻的鱼卵

飞鱼的一年与暖流的动向紧密相连。日本近海的飞鱼类在春季至夏季乘黑潮与对马暖流北上并产卵。"飞鱼飞翔的季节"之所以被列为初夏的时令景象,正是因为与这一洄游时机重合。

用丝线缠绕海藻的卵

飞鱼的卵十分独特。卵膜表面生有大量细长的丝状突起,可缠绕在漂流海藻等物体上。以大鳍飞鱼为例,卵的直径约2毫米,表面生出的丝线可达50〜80根。由于外洋表层没有可作产卵基质的海底岩石与水草,漂浮的流藻——马尾藻等断裂后随波漂流的海藻——事实上成为唯一的"产卵床"。

这一生活史的前提,是作为漂流海藻来源的沿岸藻场保持健康。藻场在沿岸生长,断裂的海藻被输送到外洋随波漂流。也就是说,沿岸的藻场再生不仅关系到沿岸的鱼贝类,也关系到远在外海游弋的飞鱼的下一代。这正是海洋生物之间的联系超出可见范围向外延展的绝佳例证。

项目内容产卵期多数物种为春〜夏。大鳍飞鱼例外地在冬季产卵卵的直径约2毫米(大鳍飞鱼)卵的特征表面生有50〜80根附着丝,缠绕于漂流海藻产卵场所外洋表层的漂流海藻。源自沿岸藻场的海藻随波漂流而成幼鱼胸鳍尚未发育,随成长逐渐具备翼面功能飞鱼繁殖的基本信息。对作为产卵基质的漂流海藻依赖程度很高

作为"飞鱼子"被食用的卵

这种卵在日本也是常见食材。用于军舰卷寿司与凉拌菜的飞鱼子(tobiko)正是飞鱼卵的加工品。那种颗粒爆裂的口感,与卵膜坚韧、具备支撑附着丝的结构并非无关。从滑翔的话题到餐桌的话题,这种鱼始终以"与众不同的构造"吸引着人们的兴趣。

卵上生出的50〜80根附着丝缠绕于漂流海藻。对外洋的飞鱼而言,漂流海藻是唯一的产卵床

沿黑潮与对马暖流的洄游,以及飞鱼的主要产地。暖流的走向决定了渔场与饮食文化的分布

幼鱼伪装成漂流海藻

孵化后的幼鱼也会在漂流海藻周围度过一段时间。许多飞鱼类的幼鱼在口部与体表具有须状突起与色带,外形与漂浮的海藻碎片浑然一体。这被认为是在外洋表层这一没有藏身之处的环境中保护自身的拟态。在尚不能飞的时期,它们以"不飞而混"的另一种策略度过难关。

随着成长,胸鳍伸长、身体变为银色纺锤形后,防御的主轴便从拟态转向滑翔。同一物种在幼鱼期与成鱼期采用完全不同的生存方式,是飞鱼生活史中颇为有趣的一点。漂流海藻既是产卵床,也是支撑这一过渡期的保育场。

正因如此,缠绕在漂流海藻上的海洋塑料垃圾问题与飞鱼的繁殖并非无关。聚集于漂流海藻的生物,同样会聚集到漂浮的人造物周围。作为产卵基质的漂流海藻质量一旦改变,卵与幼鱼所处的环境也随之改变。众多生命依赖外洋中稀少结构物这一事实,是思考外洋垃圾问题时的重要视角。

变暖与分布的变化

飞鱼是喜好温暖海域的表层鱼类,对水温变化反应敏感。在日本近海,随着海水温度上升,鱼种分布向北偏移的现象已被广泛观测到,暖水性的飞鱼类也不例外。一方面,此前不曾捕获飞鱼的海域开始有渔获;另一方面,传统产地则可能出现来游时机与数量变化等影响。

分布北移本身,对某些地区而言可能意味着新资源的出现。但渔具、加工技术、流通与饮食文化都是各地长期积累建立起来的,鱼群迁移了,这套体系却难以随之移动。下一章要看的"ago"饮食文化,正是建立在扎根当地的积累之上。

作为日本饮食文化的飞鱼——"ago"支撑起的高汤与鱼糜制品

在日本的餐桌上,飞鱼作为加工品的存在感大于生鱼片或盐烤。在西日本,飞鱼被称为"ago",用烤制晾干的"烤ago"熬制的高汤,长期以来作为杂煮、清汤与乌冬汤底的基础。关于名称由来众说纷纭,流传最广的说法是"美味到下巴(ago)都要掉下来"。

烤ago——低脂肪造就的高雅高汤

作为烤ago主产地而闻名的是长崎县平户市。将平户濑户至五岛列岛近海捕获的飞鱼用炭火慢慢烤制后,再花数日干燥。由于飞鱼脂肪含量低,熬煮时不易产生杂味与腥味,可以取得清爽而又香气扑鼻的高汤。它既不同于鲣鱼干强劲的鲜味,也不同于昆布温和的鲜味,占据着独特的位置。

这种"脂肪少"的特性,恐怕与它在外洋高速移动、频繁跃入空中的生活并非无关。身体太重就飞不起来。若认为滑翔这一策略最终使这种鱼成为适合熬汤的食材,生态与饮食文化便连成了一条线。

ago野烧——山阴地区的炭烤鱼糕

从岛根县至鸟取县西部制作的ago野烧,是将日本海5〜9月大量捕获的飞鱼鱼糜用炭火烤制而成的大型鱼糜制品。它是被农林水产省"日本传统食图鉴"收录的传统食品,其卷成粗棒状烤制的独特工艺造就了表面香脆的烤色与富有弹性的口感。作为特产礼品也已深入人心,是当地水产加工业的支柱之一。

详细了解这一传统食品ago野烧|日本传统食图鉴将飞鱼鱼糜用炭火烤制的岛根县传统食品。农林水产省对其制法与历史的解说🔗 maff.go.jp

腌鱼干、飞鱼子与生鱼片

把视线转向伊豆诸岛,飞鱼还被用作腌鱼干(kusaya)的原料。在八丈岛等地,飞鱼与蓝圆鲹同为腌鱼干加工的核心鱼种,浸泡于发酵液(kusaya液)后晾干,便产生独特的气味与浓郁的鲜味。这是在没有冷藏设备的年代,作为保存珍贵蛋白质来源的技术而发展起来的饮食文化。

详细了解腌鱼干关于kusaya|八丈岛水产加工业协同组合对伊豆诸岛传统保存食品的解说:将蓝圆鲹与飞鱼浸入发酵液后晾干🔗 kusaya.tokyo

作为生食,新鲜的飞鱼也是上乘的白身鱼。农林水产省的"家乡的乡土料理"将飞鱼生鱼片收录为岛根县的乡土料理。在鹿儿岛县,屋久岛与种子岛的飞鱼以"toppy"之名深受喜爱,并被定位为地方品牌鱼。据称鹿儿岛县占全国飞鱼渔获量的七成以上,可见这种鱼与特定地区的生活紧密相连。

地区名称与加工品特征长崎县平户市、五岛列岛烤ago(ago高汤)烤制后干燥,用作杂煮与清汤的高汤岛根县、鸟取县西部ago野烧用炭火烤制鱼糜的大型鱼糜制品。收录于传统食图鉴东京都伊豆诸岛(八丈岛等)腌鱼干(kusaya)浸入发酵液后晾干的保存食品。与蓝圆鲹并列为主要原料鹿儿岛县(屋久岛、种子岛)toppy占全国渔获量七成以上的最大产地。拖绳渔业全国飞鱼子(tobiko)用于军舰卷寿司等的鱼卵加工品各地区对飞鱼的利用各不相同。名称与加工方法都随当地条件发展而成

用低脂肪的飞鱼熬制的高汤,特点是杂味少、鲜味高雅。它长期支撑着西日本的饮食文化

在家熬制烤ago高汤

烤ago是在家庭中也易于使用的高汤食材。基本做法是冷水浸泡:在1升水中放入20〜30克烤ago,置于冰箱中静置一夜(约8小时)。若要熬煮,则从冷水开始小火缓慢升温,在即将沸腾时转小火煮数分钟。持续剧烈沸腾容易产生鱼类特有的涩味,因此关键在于温和处理。去除头部与内脏后再使用,味道会更加清澈。

烤ago高汤香气扑鼻而余味清爽。它与乌冬、荞麦面汤底、杂煮、茶碗蒸、蔬菜炖菜等不希望掩盖食材本味的料理十分相配。与昆布搭配则鲜味更为厚重。与鲣鱼干相比,常被形容为"起始平缓而余韵悠长",这种差异源自所含鲜味成分的构成与低脂肪的特性。

在营养方面,飞鱼是高蛋白低脂肪的白身鱼,鱼肉清爽而淡雅。做成生鱼片带有高雅的甘甜,在九州、山阴与伊豆诸岛,新鲜者还会被做成"剁生(namero)"与"拍松(tataki)"。只有在捕获地才能品尝到的吃法得以保留,反过来也说明这是一种鲜度下降很快的鱼。

作为消费者可以做的事

查看产地标示,有意识地选择屋久岛与种子岛(toppy)、平户与五岛(烤ago)等产地烤ago高汤用冷水浸泡一夜,可减少涩味并突出香气在旅途中或物产展上尝试ago野烧、腌鱼干等地方加工品关注时令选购(多数地区为初夏,大鳍飞鱼为冬季至早春)

飞鱼给我们的启示——工程学应用与未来的海洋

飞鱼的身体既是生物学的研究对象,也一直被当作工程学的设计图来解读。因为"在海面附近稳定而持久地滑行"这一要求,与无人航空器和水空两用航行器的设计课题完全重合。

作为仿生学的研究对象

朴与崔的风洞实验所揭示的"胸鳍同时提升升阻比与纵向稳定性"这一发现,为翼型设计提供了直接启示。近年来,以机械再现伴随尾鳍拍打推进的滑翔飞行——也就是离水时的那一动作——的研究已有报告,从水面起飞并低空滑行的小型航行器的可行性正在探讨之中。这一领域可以设想的应用包括:用于海洋观测的小型无人机在水面充电待机,仅在需要时起飞移动。

阅读论文原文Aerodynamic characteristics of flying fish in gliding flightPark & Choi(2010)Journal of Experimental Biology。通过风洞实验直接测量飞鱼升阻比与地面效应的论文🔗 journals.biologists.com

高效贴近海面飞行这一要求,与海洋观测用小型航行器的设计课题完全重合

不只有"危机"的海洋视角

关于海洋环境的文章往往容易变成污染与变暖之类的危机叙事。这些固然重要,但了解飞鱼这样的生物还有另一重价值。一种能贴着海面飞行400米的鱼,此刻正在日本近海飞翔——这一事实本身,就足以成为关心海洋的理由。要守护的对象越具体、越有魅力,为环境采取的行动就越容易持续。

与此同时,这种鱼也是映照环境变化的一面镜子。产卵依赖漂流海藻,漂流海藻由沿岸藻场供给。分布受海水温度左右,渔获支撑着地方产业与饮食文化。仅以飞鱼这一个物种为轴来观察,就能把沿岸藻场、外洋表层生态系统、海水温度变化、地方渔业与传统加工技术这些尺度截然不同的要素串成一条线。

何时何地可以见到

若想亲眼见到飞鱼,最佳时机是初夏至夏季,在面向暖流的海域行驶的船上。伊豆诸岛与小笠原、九州至西南诸岛的航线,日本海一侧的山阴近海等靠近暖流的海域,乘坐高速船或渡轮的遇见率较高。在风平浪静又有阳光的日子,注视着航行方向斜前方的水面,就有机会遇到银色的鱼从船掀起的波浪中跃出的瞬间。

观察的诀窍是不要望向远处,而要广泛留意距船约10〜30米的近处水面。由于飞鱼是受船惊吓而飞,跃出的位置就在船只航路的紧邻两侧。一次滑翔持续数秒至十几秒,一旦发现便可追踪到落水为止。若要拍摄,建议提高快门速度并设为连拍。

虽然也有水族馆饲养的案例,但飞鱼既是外洋表层鱼类又会跃出水面,饲养并不容易。观看活着滑翔的飞鱼,最好的地方终究还是海上。海洋环境保护这一主题容易流于抽象,而正是这样具体的相遇,才能让人对海洋的关心长久保持。

本文要点总结

飞鱼全球约60种,日本近海约30种。分为仅用胸鳍的双翼型与也使用腹鳍的四翼型其飞行不是扇翼而是滑翔,由水中助跑→尾鳍拍打水面加速→张开翼面滑翔三个阶段构成风洞实验测得其升阻比与秃鹫、海燕等中型鸟类相当(在迎角0度附近最大)贴海面飞行是因为地面效应使阻力最多减少14%。通过连续滑翔最长可达400米、超过40秒滑翔是逃避捕食者的策略,但与海鸟这一另一种捕食压力之间存在取舍卵以50〜80根附着丝缠绕漂流海藻。沿岸藻场的健康支撑着外洋的繁殖在日本,飞鱼以"ago"之名孕育出烤ago、ago野烧、腌鱼干、飞鱼子等多样的饮食文化

下次有机会乘船时,请稍稍留意舷侧的水面。如果有银色的东西跃出,那并不只是在跳跃。在那里发生的,是用历经数千万年打磨的翅膀、把海面这一物理条件用到极致的、极为精致的飞行。

参考文献与出处

Journal of Experimental Biology – Park H, Choi H (2010)《Aerodynamic characteristics of flying fish in gliding flight》213: 3269-3279(通过风洞实验直接测量飞鱼的升力、阻力与地面效应)PubMed(美国国立医学图书馆) – 上述论文的书目信息与摘要(PMID: 20833919)农林水产省 日本传统食图鉴 – ago野烧(岛根县):将飞鱼鱼糜用炭火烤制的传统鱼糜制品农林水产省 家乡的乡土料理 – 飞鱼生鱼片(岛根县):作为乡土料理的飞鱼利用东京都岛屿农林水产综合中心 – 大鳍飞鱼:伊豆诸岛的生态与渔业解说鹿儿岛县水产技术指导所(推广活动案例) –《继承日本第一的飞鱼渔业(把屋久岛的toppy推向全国)》屋久岛渔协飞鱼船主会:拖绳渔业的渔获量与金额数据农林水产省 海面渔业生产统计调查 – 包括飞鱼类在内的鱼种别、都道府县别渔获量统计(详细数据在e-Stat公开)FAO(联合国粮食及农业组织) – EXOCOETIDAE Flyingfishes:飞鱼科物种鉴定表(分类与形态)WoRMS(世界海洋物种目录) – Exocoetidae Risso, 1827:飞鱼科的分类学登录信息日本机械学会 机器人与机电一体化演讲会2024 –《水面附近飞鱼滑翔特性的解明》:关于海面附近滑翔的日本国内工程学研究※ 按可靠性从高到低排列:政府机构与学术机构 > 同行评审论文 > 专业机构 > 可信媒体

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