子弹般快速的螳螂虾拳头被超高速摄像机捕捉到

奇特的海洋生物螳螂虾,自带内置盾牌,随时准备战斗。
two mantis shrimp punching one another
这些凶猛的甲壳类动物用尾巴作为盾牌,抵御对手的爆炸性出拳。Patrick Green 摄

凭借其令人印象深刻的眼睛、赫拉克勒斯般的力量以及威力堪比0.22口径子弹的出拳,螳螂虾是海洋中最令人惊叹的微小奇迹之一。它们用这种“出其不意”的拳击来对付它们捕食的蠕虫、乌贼和鱼类,以及捕食者和同类。

一项新研究发现,它们的甲壳能够有效地抵御来自同类螳螂虾的攻击——吸收了额外的20%的冲击力。这些研究结果发表在5月9日《实验生物学杂志》上。

mantis shrimp fighting
在捕捉到的螳螂虾打斗瞬间,它们的出拳速度极快,甚至能在前方短暂地蒸发一部分水。对于被击中的对手来说,一身铠甲般的尾巴是有效的盾牌。图片来源:Patrick Green。

“在螳螂虾的竞争者之间,它们在争夺栖息地的战斗中会互相用坚硬的尾板,也就是尾节,进行子弹般的对攻,”该研究的合著者、加州大学圣巴巴拉分校的生态学家Patrick Green在一份声明中说道。

此前的研究发现,螳螂虾的外骨骼能够承受撞击。它们像减震器或沙袋一样吸收一部分冲击力。然而,这些研究是在实验室环境中进行的。在更自然的对决中,领地意识强的螳螂虾会将尾巴卷在身体前面,像盾牌一样使用。

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这项研究中,Green很好奇尾巴的使用方式如何改变它们承受冲击的方式。Green引入了几对螳螂虾并录制了它们的打斗过程。“它们几乎立刻就开始互相攻击了,”他说。

Green以每秒30,000到40,000帧的速度捕捉了打斗的画面——这比普通相机快了约1000倍。通过分析它们的附肢在接触前后的运动,他能够计算出每次出拳产生的能量。这些数据以及尾巴在撞击前后的运动,表明尾巴从每次打击中消散了多少能量。

以卷曲的方式使用坚硬的尾板,似乎有助于螳螂虾比仅仅依靠其甲壳吸收能量,更能有效地消散能量。

“对我来说,合乎逻辑的是,把铠甲抬离地面应该能让你消散更多能量,”Green说。“想想拳击手如何通过移动来承受对方的拳击。”

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然而,在考虑了仅附肢运动与附肢和尾巴一起运动的情况后,结果有所不同。Green计划继续研究螳螂虾的甲壳和打斗方式,以了解其各种形状和大小所起的作用。不同种类的螳螂虾在打斗的强度上也存在差异,行为和形态之间可能存在关联。

“当我们试图了解动物如何应对冲击时,我们应该同时考虑它们使用的结构(如甲壳)以及它们如何使用这些结构,”Green说。“这项研究帮助我们将行为和形态联系起来,以便我们更好地理解动物如何在它们的打斗中生存。”

 

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Laura Baisas

新闻编辑

Laura 是 Popular Science 的新闻编辑,负责报道各种主题。Laura 对所有水下事物、古生物学、纳米技术特别着迷,并探索科学如何影响日常生活。


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