如果螳螂虾在空气中出拳,威力会更大吗?

旅行   2025-01-27 00:00   北京  


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出处\动物行星


科学界已知的能打出最快一击的可能是海洋甲壳类动物——螳螂虾

有多快?肉眼几乎看不清,得在慢镜头下才能仔细观察。

这是一个类似于门闩调节的弹簧驱动系统,这种系统的速度实在太快,以至于一旦加载的弹簧被释放,神经反馈不足以改变已弹射的拳头。

通常来说,一只螳螂虾决定要出拳,它需要用1-2毫秒的时间控制开环神经,来设定动作的速度和方向,然后才能解锁弹簧。

在启动弹簧的时候,先锁定附肢,然后收缩肌肉,这些肌肉以分节的结构储存势能。一旦解锁附肢,弹簧释放,储存的势能就能在短时间内转化旋转动能。也就是说,螳螂虾的出拳分为两个阶段,第一阶段为蓄能,第二阶段为发射。

但,我们都知道,螳螂虾生活在水下,它的出拳速度已经足够快了。那么在阻力更小的空气中,它的出拳速度会变得更快吗?

Kathryn 是研究生物进化与行为的科学家,在提出这个问题的时候,他假设螳螂虾如果到了陆地上,那么它的出拳速度会更快,因为空气阻力比水的阻力小得多。

接下来就是做实验来验证[1]了。

2018年1月,他的团队从西班牙安达卢西亚当地渔民那里购买了一种螳螂虾(皮皮虾),6只雌的,1只雄的.


然后让它们分别在空气中和水下挥拳,用高速摄像机拍摄观察,看到底哪种介质下更快。



,时长00:21

结果出人意料,螳螂虾在水下的出拳速度和力量都明显快于空气的。

出拳速度的对比,蓝色水中,红色空气,差异肉眼可见,水中明显快于空气

出拳力量对比,不管在蓄能弹射瞬间或是击发瞬间的力量,水下都远大于空气

在空气中,螳螂虾的平均蓄能时间为14.2ms,发射到击中所需时间为14.2ms,出拳的功率为0.42w;

在水下,螳螂虾的平均蓄能时间为8.3ms,发射到击中所需时间为10.9ms,出拳的功率为2w。

科学家认为,之所以水下的出拳威力更大,是因为螳螂虾可以根据周围的介质来控制出拳的速度。

为了控制出拳速度,必须提前对外部环境和内部肌肉状态的信息进行处理。当螳螂虾接收到“在水下”和“能吸收多余攻击能量的撞击目标”的反馈时,它们可能会更快、更有力地攻击。

结论:如果把螳螂虾带到陆地上出拳,威力将会大幅度削弱。

参考:

^https://jeb.biologists.org/content/223/4/jeb208678?utm_source=jeb&utm_medium=snippet&utm_campaign=snippet-0320&utm_content=inside-title

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