گام 1 - از دیدگاه مكانیكی (پویشی) ماهی‌ها چگونه حركت می‌كنند؟

ماهیان، برحسب شكل، اندازه و چگونگی حركت دارای انواع گوناگونی هستند. انواع گوناگون ماهی برای حركت رو به جلو و انجام مانورهای حركتی از بخشی و یا تمام بدن خود سود می‌جویند. اندام محركه در ماهی‌ها دارای حركت نوسانی است. به كمك همین حركت نوسانی است كه نیروی جلوبرنده ماهی تامین می‌شود. علاوه بر آن، ماهی‌ها دارای پرده‌های غضروفی به‌نام باله هستند كه تعداد و اندازه آنها در ماهیان گوناگون متفاوت است. گذشته از آن، دارای دم‌های ارتجاعی و نیرومندی هستند. ماهی‌ها از باله‌ها، دم و یا تمامی بدن برای انجام حركت در آب سود می‌جویند. برای نمونه حركت مارماهی‌ها به‌كمك امواجی كه در طول بدن آنها انتشار می‌یابد انجام می‌شود، ماهی قزل‌آلا از حركات نوسانی باله‌ها برای حركت خویش كمك می‌گیرد. در اره‌ماهی، باله به صورت نواری طویل در طول بدن قرار گرفته و حركت موجی این باله به ماهی توانایی حركت به پس ‌و ‌پیش را می‌دهد.
نه تنها انواع گوناگون ماهی از مكانیزم (سازوكار)های گوناگون برای شنا یهره می‌گیرند، بلكه حتی در یك ماهی خاص نیز مكانیزم‌های حركتی در آغاز حركت و در سرعت‌های گوناگون متفاوت است. از این روست كه بیان فرضیه كلی مكانیكی توجیه‌پذیر حركت ماهی دشوار است.
اما هدف تمامی این مكانیزم‌ها و مانورها، ختثی نمودن نیروی مقاوم در برابر حركت روبه‌جلو، یا جهت دلخواه، و ایجاد شتاب مطلوب به بدن جانور است. نكته بسیار مهم در این است كه این جانور از شاره (سیال) پیرامون خود، برای ایجاد نیروی محركه كمك می‌گیرد. بدون وجود شاره پیرامون جانور، حركت آن امكان‌پذیر نیست. همانند هواپیما و زیردریایی و برخلاف راكت و موشك كه اندركنش گاز خارج شده به صورت پیشرانه (جت) به بدنه جسم است كه آن را می‌راند و برای حركت نیازمند شاره‌ای پیرامون خویش نیست.
برخی از انواع ماهیان از حركات موجی تمام بدن خویش در ایجاد نیروی تكیه‌گاهی و محركه سود می‌جویند و بعضی به كمك حركات باله‌ها و دم به این هدف می‌رسند.در مكانیزم نوع نخست، حركت موجی تمام بدن همچون مارماهی، جركت موجی توسط ماهیچه‌های بدن جانور از سر ماهی آغاز شده به‌سوی دم انتشار می‌یابد. مكانیزم نوع دوم، ایجاد نیروی مجركه به كمك باله و دم، انواع گوناگونی دارد. حركت ماهی به دو نوع حركت خمشی، درون دم حول محور عمود بر صفحه باله، و حركت پیچشی، درون دم حول محور واقع در صفحه باله، تقسیم می‌شود. در بعضی ماهیان، این دو مكانیزم به صورت تركیبی با یكدیگر به كار می‌روند.
ماهی در مكانیزم حركتی دم و باله‌ها با حركت نوسانی باله‌ها و دم خود گردابه‌هایی ایجاد می‌نماید. از دیدگاه مكانیك شاره‌ها، این گردابه‌ها كه در آب آرام ایجاد می‌شوند، نمایشگر میدان‌های سرعتی هستند كه بخشی از آب را در حول محورهایی به‌دوران در می‌آورد.
نتیجه حركت آب نسبت به باله‌ها چنان است كه نیروی جلوبرنده بر بدن ماهی اثر كرده، جانور را پیش می‌راند. ماهی با حركت باله‌ها و دم، آب را چنان جابه‌جا می‌كند كه نتیجه آن اعمال نیروی واكنشی از سوی آب به بدن ماهی، در جهت موردنظر است.
نیروی محركه حركت ماهیان، از انرژی كششی كه در ماهیچه‌ها ایجاد می‌شود تامین می‌گردد. از دیدگاه مكانیكی، در حركت عادی، مقدار انرژی مفید تولیدی برابر است با حاصل‌ضرب سرعت ماهی در مقاومتی كه آب پیرامون سطوح جانبی بدن ماهی اعمال می‌دارد. این مقاومت تا حد بسیار زیادی بستگی به آن دارد كه جانور بتواند بدون ایجاد گردابه‌های غیر ضروری در آب حركت نماید. این مقاومت بستگی به جهت حركت و شكل هندسی بدن ماهی دارد. توان ماهیچه به نیروی كششی ایجاد شده در آن و سرعت انقباض ماهیچه ارتباط دارد و این توان برای مقدار خاصی از نیروی كششی و سرعت انقباض به بیشینه خود می‌رسد. سرعت حركت بستگی به طول بدن، بسامد و ارتعاش دم ماهی دارد. هراندازه كه طول بدن ماهی بلندتر باشد، بیشینه بسامد حركت دم بیشتر شده و در نتیجه نسبت بیشینه سرعت به طول، با افزایش طول بدن كم می‌شود. در نتیجه در سرعت‌های برابر 8 تا 10 برابر طول جانور در ثانیه، تنها برای 6 ثانیه ادامه می‌یابد. سرعت‌های عادی (نیم‌متر‌در‌ثانیه) ماهیان كوچك (تا حدود 30 سانتی‌متر) برای مدت بیش از 20 ثانیه قابل تداوم هستند