蚊子為什麼不會被比它身體重50倍的洗澡水砸死?

2024-05-28     生活報

不知道小夥伴們是否有過這樣的經歷:夏天洗澡時,被蚊子圍著轉,於是,我們隨手拿起手中的花灑,向蚊子噴去!一頓操作猛如虎,結果被蚊子送「紅包」若干。

按理來說,蚊子一般重2~10毫克,最大的水滴可以達到100毫克重量。簡直就是蚊子體重的50倍,蚊子的體重跟水滴相比,它們淋雨就好像站在戶外天上往下掉起重機,那為什麼它們還沒被洗澡水砸死呢?

來自美國喬治亞理工學院的胡立德教授對這個問題產生了濃厚的興趣,他還因此拿到了2015年的菠蘿科學獎。有一天,胡立德抱著娃坐在家門口安靜地看雨,兒子的哭聲打破了這份美好,原來是被蚊子咬了。

蚊子為什麼可以穿越密集雨滴而不被砸死呢?為了研究這個問題,胡立德教授一開始想來當然是趁下雨的時候到室外去了,但是要正好捕捉到蚊子被雨砸中的那一瞬間,機率基本上是零。倒是研究人員整天在外面一邊挨蚊子叮,一邊還挨雨淋。

最終胡立德選擇與美國疾病控制中心合作,挑選了一群剛剛長大(2~5 天),還沒有嘗過人血滋味的蚊子。並且把這些蚊子關進小黑屋,接著用花灑製造的冷冰冰的雨滴狠狠地砸在這些青春期的蚊子身上。最後對這些蚊子進行了高速攝像,每秒拍攝4千到6千張的照片,只為仔細觀察蚊子被雨滴擊中瞬間的行為。

A、C、D是蚊子被雨滴砸到後迅速掙脫的樣子;B是實驗裝置

通過這樣專業度極高的實驗,他們終於絕望地證實了蚊子不會被雨水,或你的洗澡水砸死的事實。這究竟是怎麼回事呢?

這並不是因為蚊子有閉著眼旋轉跳躍的高超躲雨技巧,也不是因為它們飛得快。蚊子飛行的最高速度也只有1米每秒,遠低於雨水的速度(約9米每秒)。

蚊子的第一個秘訣就在於身形小巧,使雨滴很難砸中要害。科學家們通過高速攝像的圖片發現,當雨滴砸中它們時,一般都砸到了它們的六條腿上。這時候它們最多會在空中被撞翻,但以它們的飛行技術蚊子會向擊中的那一側傾斜,並通過高達50度的高難度「側身翻滾動作」讓雨滴從身側滑落,這使得蚊子在百分之一秒內就能恢復平衡。

而如果正中身體,蚊子則不會「抵抗」,而是迅速隨著水滴一起下落——但這並不是「隨波逐流」,由於蚊子體表有大量的疏水細毛,它並不會和水滴融為一體,而是在下落過程中也能自由調整姿態,很快就能和雨滴側向分離,恢復正常飛行。

蚊子的 第二個秘訣就是它們強韌的外骨骼,這使它們可以承受巨大的加速度。 一般來說,如果快速的雨滴砸中更大的昆蟲,比如蜻蜓,那麼雨水就會減速,把「功力」(動量)全部傳遞給昆蟲的外骨骼,使昆蟲受到外傷。然而,蚊子體重太輕了,雨水砸中它們以後不會減速太多,而會給它們一個很大的加速度,把它們也帶走了。

經過測量,被雨水帶著走的蚊子受到了100~300個重力加速度,這在動物界可是身體能承受的最高值啊!(畢竟,在動物界擁有最快加速度的跳蚤在起跳時也只受到了135個重力加速度。)

很多小夥伴可能對於300個重力加速度沒有什麼概念,我們拿人體來講,噴氣飛機的飛行員也只受到大約9個重力加速度。簡單來說,就是這9個重力加速度已經足以把飛行員的臉像甩印度飛餅似得拉大、拉平了。可想而知,蚊子承受了多少它那個年紀不該承受的痛苦!

很多小夥伴可能會想,研究蚊子會不會被雨滴砸中,有什麼用呢?研究和模擬這些動物應對大自然的特殊本領,可以為我們的科學家和工程師提供新的設計思想,解決機械技術上的很多難題——比如,如何更好地設計微型飛行器,讓它們能夠像蚊子一樣,在雨中輕盈地翱翔。

來源:科普中國微信公號

文章來源: https://twgreatdaily.com/36672dde4c8cc39f701f4fe7db899c37.html