变色龙的舌头可以是它身体的两倍长
在此之前,变色龙的舌头就已经是备受瞩目的业界标杆,和蛙类的弹跳力一样,这个例子也经常被科学家们用来阐释动物强大的能量转换能力。
变色龙的舌头在可以在短短70毫秒内伸长至身体长度的2倍[2],快速而精准地将猎物拿下。而练就如此神功的秘诀,就在于它们舌头独特的结构。
变色龙的舌头内部包裹着十几层由胶原纤维交织而成的鞘套。这种伸缩性能优异的组织可在外部肌肉的牵引下变形拉长,就像一根被拉开的弹簧,将能量提前储存起来。等到时机成熟,鞘套立刻松弛,储存好的能量在数十毫秒内转化为动能,将舌头以迅雷不及掩耳之势发射出去[2]。以往在一些大型变色龙(体长超过220毫米)身上获取的统计结果表明,变色龙在捕食时,舌头的加速度最高可达486m/s2,相当于重力加速度的50倍。
为什么要利用弹弓一样的弹性组织,而不直接依赖肌肉的爆发力呢?这是因为,这种弹性结构具有放大功率的效果,它甚至能够突破肌肉能力的极限。目前已知脊椎动物肌肉功率的极限值大约是1121W/kg,这是一种名为蓝胸鹑的鸟类垂直起飞时取得的成绩,而变色龙通过“舌头弹弓”获得的瞬时功率却能达到它的三倍。
对变色龙这样的变温动物而言,舌头弹弓还有效避免了温度对肌肉表现带来的影响。2010年的一项研究[3]便发现,当温度下降10摄氏度时,变色龙舌头的出击速度及功率只会下降10~19%,而相比之下,单纯依赖肌肉收缩来实现的舌头回收动作,各项指标的下降则超过了43%。
小个头,更厉害!
这听起来很强大?别急,更厉害的还在后头。
来自布朗大学的生物力学研究者克里斯托弗·安德森(Christopher Anderson)对以往的研究数据并不满意。他在论文中指出,过去的实验因为方便观察的缘故,多会选择体长超过100毫米的变色龙,而忽略了体型较小的物种。考虑到动物界的小个子们往往运动能力拔群,人们以往或许低估了变色龙舌头真正的实力。
为了证明自己的猜想,安德森选择了来自9属20个种的55只变色龙作为实验对象,并用每秒3000帧的高速摄像头拍下了它们捕食蟋蟀的过程。这些变色龙的体长从40毫米到198毫米不等。
结果发现,无论是舌头的相对长度、最大加速度还是单位质量功率,小变色龙们都更胜一筹。其中,一种身长仅47毫米的变色龙(Rhampholeon spinosus)最为亮眼,吐舌头的加速度峰值高达2590m/s2,相当于重力加速度的264倍,换算成肌肉单位质量功率则高达14040W/kg,简直让那些大块头们“望舌兴叹”。尽管和许多昆虫还存在差距,但这些数字足以让它在脊椎动物界荣登冠军宝座。
不过,为什么偏偏是小型变色龙能成为“舌技”大师呢?研究者分析称,这或许和它们的进食需求有关。体型小的动物往往有着相对更高的代谢率,而更长更快的舌头使得小型变色龙能够有效地捕捉更多猎物,从而保证充足的能量供应。根据此次发现,安德森认为,在今后的相关研究当中,实验对象的体型应当成为一个着重考察的因素。
据悉,豹纹变色龙生活在温暖而潮湿的马达加斯加岛上,它们的舌头上有一个捕捉猎物的奇妙装置。就在它的舌头闪电般地射向目标的一刹那,舌头上会形成一个小小的吸盘。只要舌头一接触猎物,吸盘的内腔立即扩大,凹陷内形成的真空把小昆虫吸进吸盘腔内。一些小的蝇和蚊虫就完全消失在这个捕捉器内。
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