小強為啥這麼難打?因為它們實在太快了
作為昆蟲界的大殺器,蟑螂常年混跡在人類無法窺探到的「隱秘角落」,偶爾的閃現勢必引發一片嚎叫和追逐。
只是在這場速度的較量中,我們常常落在下風,有時眼看着它們即將命喪於自己的「無情鐵腳」之下,可是這隻靈活的小妖精輾轉騰挪間就以你難以想像的速度消失不見。
面對這樣的比賽結果,我們常常產生自我懷疑,究竟是人類的運動能力退化了,還是蟑螂的奔跑速度過於驚人?
人和蟑螂的速度較量,圖片來源《長江七號》
沒有感情的奔跑機器
眾所周知,獵豹是世界上奔跑速度最快的陸生動物,時速高達120公里,相當於每秒能跑出體長的16倍(16體長/秒)。
當科學家們將目光轉向昆蟲,尋找昆蟲中的速度之王,蟑螂毫無懸念進入榜單。上世紀九十年代,研究者們着手測定了一些候選昆蟲的奔跑速度,其中美洲大蠊(Periplaneta americana)以5.5千米/小時的速度闖進前三甲,位列第三。
美洲大蠊,圖片來源Wikipedia
第一第二則是兩種澳大利亞的虎甲(Cicindela eburneola和Cicindela hudsoni),速度分別達到了6.8千米/小時和9千米/小時。
Penn state蟑螂的速度換算成體長單位後大約為50體長/秒,遠超獵豹(16體長/秒)。
這樣的速度,人類自然無法與之匹敵。世界100米短跑記錄保持者博爾特(Usain Bolt)的最高時速為44.2千米/小時,約6體長/秒,遠不及蟑螂。
因此,蟑螂真可謂是沒有感情的奔跑機器,甚至是處於若蟲階段的小蟑螂,也能以接近成蟲的速度奔跑,可謂是完全贏在了起跑線上。
快速奔跑背後的秘密
科學家們發現,蟑螂會採用兩種跑步方式進行提速和狂奔。起初,它們採用交替的三腳架步態:身體一側的第一和第三條腿與另一側中間的腿同時着地,之後換成另一側的第一和第三條腿與對側中間的腿同時着地,如此循環。
當速度加快時,蟑螂就會改變跑步步態:兩側的第一條腿同時着地,緊接着兩側的第二條腿同時着地,之後是第三條腿。
為什麼會有這樣的變化?這樣的變化又有什麼用呢?
科學家發現,三腳架步態在一定速度範圍內具有穩定性,使蟑螂能跑得很穩當。一旦超過一定速度,蟑螂雖然可以高速跑步,但因為是以彈跳的形式前進,所以會消耗更多的能量,而兩側腿對稱着地的方式不僅穩定,還能使蟑螂的步幅增加,帶來速度的爆發。
這樣的運動方式甚至給了工程學家啟發,幫助他們設計更有平衡感的快速步行機械人。
同時,科學家也認為,蟑螂頭部的兩隻複眼可以保證它們看到360度的影像,雖然圖像並不像人類的視覺成像那麼清晰,但敏感度卻十分驚人。
此外,蟑螂頭上的兩條觸鬚可以幫助它們感受空氣流動的變化,當光影或者空氣震動,蟑螂就可以快速做出反應,進行閃避。
研究者還發現,蟑螂身體體積較小,呈現扁流線型,能有效減少運動過程中的空氣阻力。
並且,靈活的蟑螂可以迅速進行90度甚至180度的轉彎來調換運動方向,緩衝所需時間非常短。
正是這些身體構造以及運動特性,使蟑螂成為了奔跑速度最快的昆蟲之一。
有如此之多的buff加身,蟑螂在與人類的速度競賽中勝出也就理所當然了。只是這種局面並不是人類願意看到的,畢竟比看到一隻蟑螂更可怕的,是眼睜睜看着一隻蟑螂在自己眼皮底下成功逃跑。
如今,消滅蟑螂的方法五花八門,但蟑螂本身的繁殖特性保證了自己的族群面對人類的強大攻勢,依然可以不斷繁衍生息。
看來,我們與蟑螂的戰爭,還要曠日持久地打下去。
參考文獻:
[1] A Ayali, E Couzin-Fuchs, I David, et al. Sensory feedback in cockroach locomotion: Current knowledge and open questions[J]. J Comp Physiol A 201, 841-850(2015).