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《铁甲小宝》:蟑螂恶霸,昆虫界的速度之王

作者:蝌蚪君

来源:蝌蚪五线谱

发布时间:2021-04-06 09:13:07

图片来源:动画片《铁甲小宝》


动画片《铁甲小宝》是大部分人的童年经典,在动漫的剧情发展中,反派的存在是必不可少的,蟑螂恶霸为首的反派三人组在动画片中给主角制造了不少麻烦。


作为昆虫界的大杀器,蟑螂常年混迹在人类无法窥探到的“隐秘角落”,偶尔的闪现势必引发一片嚎叫和追逐。


生活中,我们常常因为蟑螂而困扰。蟑螂为啥难打?因为它们速度够快呀!


没有感情的奔跑机器


众所周知,猎豹是世界上奔跑速度最快的陆生动物,时速高达120公里,相当于每秒能跑出体长的16倍(16体长/秒)。


当科学家们将目光转向昆虫,寻找昆虫中的速度之王,蟑螂毫无悬念进入榜单。


上世纪九十年代,研究者们着手测定了一些候选昆虫的奔跑速度,其中美洲大蠊(Periplaneta americana)以5.5千米/小时的速度闯进前三甲,位列第三。


美洲大蠊,图片来源 Wikipedia


第一第二则是两种澳大利亚的虎甲(Cicindela eburneolaCicindela hudsoni),速度分别达到了6.8千米/小时和9千米/小时。

虎甲(Cicindela hudsoni),图片来源 Penn state


蟑螂的速度换算成体长单位后大约为50体长/秒,远超猎豹(16体长/秒)。这样的速度,人类自然无法与之匹敌。


世界100米短跑记录保持者博尔特(Usain Bolt)的最高时速为44.2千米/小时,约6体长/秒,远不及蟑螂。


因此,蟑螂真可谓是没有感情的奔跑机器,甚至是处于若虫阶段的小蟑螂,也能以接近成虫的速度奔跑,可谓是完全赢在了起跑线上。


快速奔跑背后的秘密


科学家们发现,蟑螂会采用两种跑步方式进行提速和狂奔。


起初,它们采用交替的三脚架步态:身体一侧的第一和第三条腿与另一侧中间的腿同时着地,之后换成另一侧的第一和第三条腿与对侧中间的腿同时着地,如此循环。


当速度加快时,蟑螂就会改变跑步步态:两侧的第一条腿同时着地,紧接着两侧的第二条腿同时着地,之后是第三条腿。


为什么会有这样的变化?这样的变化又有什么用呢?


科学家发现,三脚架步态在一定速度范围内具有稳定性,使蟑螂能跑得很稳当。一旦超过一定速度,蟑螂虽然可以高速跑步,但因为是以弹跳的形式前进,所以会消耗更多的能量,而两侧腿对称着地的方式不仅稳定,还能使蟑螂的步幅增加,带来速度的爆发。


这样的运动方式甚至给了工程学家启发,帮助他们设计更有平衡感的快速步行机器人。


同时,科学家也认为,蟑螂头部的两只复眼可以保证它们看到360度的影像,虽然图像并不像人类的视觉成像那么清晰,但敏感度却十分惊人。


此外,蟑螂头上的两条触须可以帮助它们感受空气流动的变化,当光影或者空气震动,蟑螂就可以快速做出反应,进行闪避。


研究者还发现,蟑螂身体体积较小,呈现扁流线型,能有效减少运动过程中的空气阻力。并且,灵活的蟑螂可以迅速进行90度甚至180度的转弯来调换运动方向,缓冲所需时间非常短。正是这些身体构造以及运动特性,使蟑螂成为了奔跑速度最快的昆虫之一。


有如此之多的buff加身,蟑螂在与人类的速度竞赛中胜出也就理所当然了。只是这种局面并不是人类愿意看到的,毕竟比看到一只蟑螂更可怕的,是眼睁睁看着一只蟑螂在自己眼皮底下成功逃跑。


如今,消灭蟑螂的方法五花八门,但蟑螂本身的繁殖特性保证了自己的族群面对人类的强大攻势,依然可以不断繁衍生息。


看来,我们与蟑螂的战争,还要旷日持久地打下去。


参考文献: 

[1] A Ayali, ECouzin-Fuchs, I David, et al. Sensory feedback in cockroach locomotion: Current knowledge and open questions[J]. J Comp Physiol A 201, 841-850(2015).

审核专家:李维阳,知名科学科普作家。