刚知道,骑蟑螂和坐高铁一样快
夏天到了,又到了蟑螂乱窜的季节。角落里一阵窸窸窣窣的声音传来,你知道,它来了!
你憋着气,拿起拖鞋准备战斗,忽然间,它一溜小跑,迅速消失在视野中。你崩溃了!看见蟑螂只是小事,但令人窒息的,是一次次和它“失之交臂”。
不过,你无需太难过,并非只有你一个人打不到蟑螂。
蟑螂是有名的运动健将,每秒能以体长50倍的速度飞奔[1],如果折算成人类,也就是身高一米八的人秒速90米,每小时速度324公里,而高铁的速度通常为每小时250公里—350公里[2]。
下次小长假抢不到票时,不妨考虑一下蟑螂,毕竟骑蟑螂和坐高铁一样快。
不说不知道,一说吓一跳,同样是碳基生物,蟑螂怎么能跑得这么快呢?
蟑螂在温暖潮湿的环境中更易繁殖,特别是夏季繁衍条件更佳 / 图虫创意
这还要从数亿年前说起。蟑螂是一种无脊椎节肢动物,几亿年前就生活在地球上,早在进化史的前期就达到最佳体型,并保持着稳定的群体[3]。在我国,室内常见的种群包括德国小蠊、黑胸大蠊、美洲大蠊、日本大蠊、澳洲大蠊和褐斑大蠊等[4]。
流畅的身形、灵活的肢体,让蟑螂可以做到“人类一眨眼,蟑螂就消失”。人类眨眼通常需要100-150毫秒,但蟑螂开溜的启动时间,只需要惊人的8.5毫秒[5]。
蟑螂拥有三对灵活的腿和两对翅膀,六条腿又长又细,每条腿上各有3个“膝盖”,关节的协同配合让蟑螂的运动更具准确性[6]。
蟑螂拥有六条腿和两对翅膀,极具灵活性 / 图虫创意
为了跑得更快,蟑螂还学会了“换档”,可以在不同速度下切换不同模式。
加利福尼亚大学伯克利分校的研究者曾以我国南方常见的大蟑螂——美国大蠊为样本进行研究,他们发现当速度为0.44—1.0米/秒时,美洲大蠊使用交替的三脚架模式前行,即右前腿、左中腿和右后腿先同时移动[7],随后再切换到左前腿、右中腿、左后腿。
美洲大蠊逃跑时,中间的腿放在身体一侧,前腿和后腿同时触地 / YouTube
交替三脚架模式还有宽底座,蟑螂的重心落在三脚架形成的三角形中,这让跑步变得稳定[8]。
在秒速1.0-1.5米之间,美国大蠊会将身体抬离地面,身体前方相对地面的角度提升至30°,此时的它们增加步幅长度,或使用中后腿四条腿飞奔,或完全用两条后腿推动自己,在这个过程中,美国大蠊甚至出现了六条腿都离地的空中阶段[7]。难怪平时,蟑螂跑着跑着就一飞冲天了。
蟑螂利用腿部力量飞速移动,时刻准备开溜 / 图虫创意
跑得快就算了,蟑螂用于肢体循环的能量还真不多。相比其他动物,蟑螂的腿部质量较小,因此可以用相对较高的频率操作腿部,且不会增加用于肢体运动的能量[9]。
这些只不过是“蟑螂高铁”速度的冰山一角,蟑螂的身体构造还有更多大招。
当你邂逅一只在餐桌上觅食的蟑螂,本以为这下定能手到擒来,没想到它以迅雷不及掩耳之势迅速翻了个个儿,在桌子的另一面倒着溜走了。原来蟑螂后腿上抓钩一样的爪子可以抓住边缘,并且像钟摆一样摆动[1][10]。配合蟑螂速度的组合拳,转眼之间就消失。
蟑螂逃跑时,先是翻身,再用后腿抓住边缘,并像钟摆般快速摆动 / [17]
不仅如此,“缩骨功”也是蟑螂的一大绝技,它们的外骨骼“又硬又软”。再狭小的缝隙,它也勇往直前往里钻,就算身体变形也毫不在意。
“硬”是因为蟑螂在穿越缝隙时能够承受体重300倍的力量[11];“软”是因为蟑螂可以将身体压缩40%-60%来穿过小于其站立身高四分之一的水平缝隙,在垂直狭窄空间;此外,蟑螂还能以接近0.6米/秒的速度爬行[11]。
让蟑螂的运动天赋傲视群雄的,还有它超强的视力。蟑螂拥有单眼和复眼,复眼中又有近2000个小眼[12],能够汇集极少量的光信号,在近乎黑暗的环境中也能看到东西[13]。因此,即使到了晚上,蟑螂也依旧能无死角地兴风作浪。
此外,“嘎嘎棒”的感受力也令蟑螂愈发猖狂。
蟑螂在夜晚伺机而动,出没于厨房、卫生间、储藏室和墙角等地方 / 图虫创意
蟑螂头上的触角就像“天线”,能感受和嗅到周围的世界[14],它腿上的细小毛发可以检测到轻微的空气运动[6],尾毛上440个对风速极敏感的风感受器用于探测因敌踪逼近产生的气流,从而刺激行动[15]。
所以你常常发现,在你靠近蟑螂挥手的一瞬间,蟑螂总是不讲武德“抢跑”。
而且,蟑螂的运动功能主要由胸神经结操控[15],换句话说,就算你走运拍到了蟑螂的头,它依旧能保留核心战斗力,然后溜之大吉。
这样出色的运动能力,使人类深深折服,甚至启发了科学界研发出蟑螂仿生机器人,用于管道检测、灾难搜救等。
总而言之,逮不住蟑螂不是你的错。毕竟,蟑螂又多又快,雌虫一生只交配1次, 就可以终身产卵[16]。身为凡人的我们,还是做好和蟑螂一生为敌的准备吧!
参考文献
[1]University of California,Berkeley.(2012).Stealth behavior allows cockroaches to seemingly vanish.
[2]国家铁路局.(2014).《高速铁路设计规范》专家解读.
[3]WHO.(1999).Cockroaches : their biology, distribution and control.
[4]赵凯.(2005).蟑螂与人类疾病及其防制.中华卫生杀虫药械,Vol.11 No.5.
[5]Zubair Khan.(2023).How Fast Can A Cockroach Run? | Faster Than an Eye Blink!
[6]COCKROACH FACTS. How Fast Can A Cockroach Run?
[7]Full, R. J., & Tu, M. S. (1991). Mechanics of a rapid running insect: two-, four- and six-legged locomotion. The Journal of experimental biology, 156, 215–231.
[8]Ting, L. H., Blickhan, R., & Full, R. J. (1994). Dynamic and static stability in hexapedal runners. The Journal of experimental biology, 197, 251–269.
[9]Kram, R., Wong, B., & Full, R. J. (1997). Three-dimensional kinematics and limb kinetic energy of running cockroaches. The Journal of experimental biology, 200(Pt 13), 1919–1929.
[10]Mongeau JM, McRae B, Jusufi A, Birkmeyer P, Hoover AM, et al. (2012) Rapid Inversion: Running Animals and Robots Swing like a Pendulum under Ledges. PLOS ONE 7(6): e38003.
[11]Jayaram, K., & Full, R. J. (2016). Cockroaches traverse crevices, crawl rapidly in confined spaces, and inspire a soft, legged robot. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 113(8), E950–E957.
[12]WOLKEN, J. J., & GUPTA, P. D. (1961). Photoreceptor structures. The retinal cells of the cockroach eye. IV. Periplaneta americana and Blaberus giganteus. The Journal of biophysical and biochemical cytology, 9(3), 720–724.
[13]Nature.(2014).Cockroach night-vision.
[14]Tracy V. Wilson.How Cockroaches Work.
[15] 高勇,陈伟海,陆震,刘敬猛.(2010).蟑螂机器人仿生机理及运动控制.机械工程学报,Vol.46 No.13.
[16]姜志宽,吴光华.(2009).蟑螂防治 (一) ──蟑螂的危害 、形态特征与生活史.中华卫生杀虫药械,Vol.15 No.1.
[17]Mongeau Jean-Michel,McRae Brian,Jusufi Ardian,Birkmeyer Paul,Hoover Aaron M,Fearing Ronald & Full Robert J.(2012).Rapid inversion: running animals and robots swing like a pendulum under ledges..PloS one(6),e38003.