
致谢:加州大学伯克利分校的 Roy Caldwell 教授。
如果你想找一种能以速度杀死猎物的海洋动物,别去找鲨鱼、剑鱼或梭子鱼。相反,试试找找虾蛄。这些与螃蟹和龙虾有亲缘关系的“拳击手”通过快速伸展它们藏在头下的双臂来攻击其他动物。其中一类——“击打者”,它们的臂端有加固的俱乐部
,其出击速度可达每秒 23 米
(每小时 50 英里),威力堪比步枪子弹。这些强大的“锤子”可以像粉碎水族箱玻璃一样粉碎螃蟹壳。大多数关于虾蛄的研究都集中在击打者身上,但这些“拳击手”只是少数。绝大多数是“刺击者”,它们的臂端不是坚硬的俱乐部,而是布满致命的尖刺。虽然击打者会主动寻找猎物并将其打得落花流水,但刺击者是伏击型猎手。它们躲藏在洞穴中,等待刺穿经过的猎物。它们是刺击者的洛基,而击打者则是索尔。考虑到它们不同的生活方式,你可能会认为刺击者应该比击打者更快。它们依赖快速的攻击来杀死猎物,并且它们的目标是像鱼和虾这样的快速猎物,而不是击打者喜欢的、像坦克一样行动迟缓的螃蟹。但令人惊讶的是,加州大学伯克利分校的 Maya DeVries
发现,最快的刺击者攻击速度只有最快的击打者速度的四分之一。她与 Sheila Patek 合作,后者首先准确测量了击打者创纪录的拳速
, DeVries 测试了两种刺击者。第一个是Alachosquilla vicina
,这是一种小型的物种,体长仅 2 至 3 厘米。第二个是美丽的斑马条纹Lysiosquillina maculata
,这是世界上最大的虾蛄——DeVries 处理的个体体长仅 13 至 17 厘米,但它们可以长到 40 厘米。她用冷冻的虾来逗弄她的刺击者,并用高速摄像机拍摄它们冲出洞穴的画面。[embed width="610"]http://youtu.be/Pm2afaiXr0c[/embed] 画面显示,较小的 A.vicina 最高速度仅为每秒 5.7 米,而较大的 L.maculata 最高速度仅为每秒 2.3 米。这对于在水中移动的拳速来说是很快的,但与孔雀击打者每秒 23 米的纪录相比,简直是慢得可怜。攻击所需的时间也更长。孔雀在 2.7 毫秒内击中目标,而 A.vicina 需要 3.2 毫秒,L.maculata 则需要 25 毫秒。这两种物种之间的差异本身就令人惊讶:你可能会认为较大的动物比小型动物速度更快,因为它们拥有更大的肌肉。要了解 L.maculata 为什么会更慢,你需要了解虾蛄手臂的解剖结构。如果一个击打者只是像人类拳击手那样挥动手臂,它根本无法达到破纪录的速度。相反,它首先储存能量。当它收回手臂时,一个小型锁扣会将俱乐部固定到位。动物绷紧它的大肌肉并积聚能量,当锁扣释放时,能量会瞬间释放。(要体会速度和力量的差异,试着单独伸出食指,然后先用拇指抵住指尖。)还有一个马鞍形结构,在手臂收回时会像弹簧一样被压缩。当锁扣释放时,弹簧会膨胀,为加速的俱乐部提供额外的推力。两种刺击者都具有相同的特征,并且小型刺击者像击打者一样执行弹簧驱动的攻击。但 L.maculata 没有——它从不启动它的马鞍形弹簧,而是完全通过收缩肌肉来驱动攻击。也许在这个尺寸下,弹簧工作得不太好,或者大肌肉提供了足够的力量。但是 DeVries 研究的刺击者和以前研究的许多击打者一样大——如果后者能够启动它们的弹簧,前者也应该能够。

为了确认捕获的虾蛄并非只是行动迟缓,DeVries 深入野外。她在澳大利亚蜥蜴岛的沙滩和平坦的红树林区域潜泳了三周,拍摄了野生斑马刺击者的画面。她看到了同样的情况——野生的个体捕捉猎物的攻击速度与圈养的同类一样慢。显然,这足以捕捉鱼和虾,否则这些刺击者早就饿死了。所以,也许真正的问题不是为什么刺击者会出乎意料地慢,而是为什么击打者会如此快?传统的观点是,高速是为了捕捉快速的猎物——想想猎鹰和猎豹。但 DeVries 认为,击打者拥有极端的拳速是为了产生极端的加速度和极端的力。刺击者需要一次成功的攻击来刺穿猎物。而击打者需要多次攻击来制服猎物。它不需要速度来快速出拳;它需要速度来造成毁灭性的打击。参考: DeVries, Murphy & Patek. 2012. Strike mechanics of an ambush predator: the spearing mantis shrimp. J Experimental Biology http://dx.doi.org/10.1242/jeb.075317
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