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      200公斤的螳螂,對陣200公斤的老虎,哪方更厲害?

       魅力科學君 2024-03-23 發(fā)布于四川

      在自然界中,螳螂的體重一般也就20克左右,而體型較大的老虎,其體重通常都可達200公斤(甚至更重),因為兩者的重量級相差太大,所以螳螂對陣老虎,結(jié)果根本就沒有懸念。對此老虎表示,我要是拿正眼看你螳螂一下,那就算我輸。

      但假如螳螂的重量級增加到和老虎一樣,比如說200公斤的螳螂,對陣200公斤的老虎,在這種情況下,哪方更厲害呢?下面我們就來討論一下。

      昆蟲是自然界中出了名的“大力士”,它們往往可以舉起相當于自身體重幾十倍、甚至是上百倍的物體,螳螂作為昆蟲中的一員,它們當然也是“大力士”,而螳螂還自帶兩把“大刀”,這無疑進一步增加了它們的實力,除此之外,螳螂還長有翅膀,會飛……

      據(jù)此我們似乎可以認為,假如螳螂的重量級增加到和老虎一樣,就應(yīng)該比老虎更厲害,那實際情況是否真的會是這樣呢?其實不然。

      我們先來簡單了解一下“平方-立方定律”,該定律描述了一個物體的大小改變時,其體積和表面積會以不同的速率變化,其內(nèi)容可概括為:當一個物體的線性尺寸(如長、寬、高、半徑等)增加時,其表面積會按照尺寸的平方增加,體積則按照尺寸的立方增加。

      假設(shè)一只螳螂的初始體重為20克,現(xiàn)在它的體重增加到了200公斤,那么它的體重就增加到了原來的1萬倍,在整體密度不變的情況下,它的體積也會增加到原來的1萬倍,根據(jù)“平方-立方定律”,此時它身體的表面積卻只增加到原來的大約464倍,而它肌肉和骨骼的橫截面,也只會增加到原來的大約464倍。

      這就意味著,在體重增加到200公斤之后,螳螂同等橫截面的肌肉在支撐自身重量和進行有效運動等方面的能力,將降低至原來的大約22分之1,而同等橫截面的骨骼所承受的體重,則將會增加至原來的22倍。

      這還沒有完,需要知道的是,螳螂是不使用肺呼吸的,它們的呼吸依賴于散布在其身體內(nèi)部一系列氣管和微氣管,并通過分布在身體兩側(cè)的“氣孔”與外界進行氣體交換,在此過程中,氧氣通過這些“氣孔”被動擴散到整個呼吸系統(tǒng)中,而二氧化碳則向相反的方向排出。

      現(xiàn)在它的體重增加到原來的1萬倍,而根據(jù)“平方-立方定律”,這些“氣門”的面積卻只增加到原來的大約464倍,簡單計算一下可知,其整體上的氣體交換效率將只有原來的4.64%。

      另一方面來講,螳螂的循環(huán)系統(tǒng)也將面臨極大的挑戰(zhàn),因為體重增加到200公斤之后,其同等橫截面的心臟肌肉在整體上的供血能力也將降低至原來的大約22分之1。

      顯而易見的是,如此糟糕的情況,將會使螳螂連基本的生命活動都無法保障,就更不用說去挑戰(zhàn)老虎了,所以200公斤的螳螂,對陣200公斤的老虎,當然是老虎更厲害。

      那么,假如我們拋開“平方-立方定律”不談,直接賦予這只200公斤的“巨型螳螂”行動自如的能力,情況又會如何呢?我們接著看。

      老虎神經(jīng)細胞的軸突被一種被稱為“髓鞘”的管狀外膜包裹,“髓鞘”由髓磷脂構(gòu)成,它們可以大幅增加神經(jīng)信號的傳導速度。

      簡而言之,這是通過一種稱為“跳躍式傳導”的機制實現(xiàn)的,這種機制可以讓神經(jīng)信號從一個“髓鞘”節(jié)間隙“跳躍”到另一個,而不是在未被“髓鞘”包裹的神經(jīng)纖維上緩慢地傳導,如此一來,就大大加快了神經(jīng)信號的傳導速度,其速度大約有100米/秒。

      然而在地球上已知的生物中,只有脊椎動物和部分橈腳類動物才有“髓鞘”,也就是說,螳螂是沒有“髓鞘”的,所以它們的神經(jīng)信號的傳導速度就要慢得多,大概只有1米/秒。也就是說,老虎的神經(jīng)信號傳導速度,大概是螳螂的100倍。

      自然界中的螳螂的體型都很小,1米/秒的傳導速度也沒啥問題,但對于一只200公斤的“巨型螳螂”來講,其體型也會相應(yīng)地增加,大概與同等體重的老虎差不多,如此一來,它的反應(yīng)速度就將變得極為遲鈍,遠遠低于老虎,在這種情況下,無論螳螂展開什么樣的攻擊,老虎都可以輕易躲過,而螳螂?yún)s會承受老虎的每一次攻擊……

      由此可見,即使拋開“平方-立方定律”不談,200公斤的螳螂,對陣200公斤的老虎,那也是老虎厲害。當然了,以上所討論的只是假想中的場景,所以大家看看就成,不必當真。

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