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假如動(dòng)物也參加奧運(yùn)會(huì)

2017-10-13 00:39易音信
大科技·科學(xué)之謎 2017年9期
關(guān)鍵詞:平均速度屎殼郎體長

易音信

2016年8月里約奧運(yùn)會(huì),各國運(yùn)動(dòng)員競相登場(chǎng),共計(jì)打破27項(xiàng)世界紀(jì)錄,再次提升人類身體的潛能極限。

假如動(dòng)物也來參賽,它們會(huì)得什么成績?能超越人類嗎?

射擊:水槍神射

在印度、澳大利亞、波利尼西亞的熱帶地區(qū),河流入??诟浇钪环N小型淡水魚——射水魚。這種魚體長一般20~30厘米。最神奇的是,它能操控身邊的水,像射子彈一樣,把水迅速射出去。這就是它的“獵槍”,用來捕獲食物。

射水魚先用鰓把水壓進(jìn)嘴里,再用舌頭頂住上腭,這樣就形成類似槍筒的盛水容器。一旦發(fā)現(xiàn)目標(biāo),嘴里的水會(huì)迅速射出去,像出膛子彈一樣又快又狠又準(zhǔn),即使3米外的獵物也能一擊即中,被打落水里。

光線發(fā)生折射,從水里看空中的獵物,位置會(huì)有偏差,即折射光線在反向延長線上的虛影,獵物不在其真實(shí)的位置。但神奇的是,射水魚能識(shí)別光線折射,還能根據(jù)獵物遠(yuǎn)近調(diào)節(jié)水柱子彈的強(qiáng)度,準(zhǔn)確命中目標(biāo)。它們射水的精準(zhǔn)度非常高,即使射水魚在超過體長10倍以上的距離,依然百發(fā)百中,打獵捕食。

射擊水平高低應(yīng)該看中靶率,射水魚絕對(duì)是一流的。人類射擊在正常視覺環(huán)境中進(jìn)行,但射水魚在兩種介質(zhì)中,并準(zhǔn)確中的。所以考慮兩種不同介質(zhì)光線折射作用的話,射水魚恐怕比人類要技高一籌。

短跑:驚人沖刺

非洲草原上生活著一種黃紋黑斑的大型貓科動(dòng)物,它有超強(qiáng)的爆發(fā)力。這就是獵豹,起跑加速度高達(dá)10米/秒2,相當(dāng)于百千米加速2.78秒,仿佛一輛超級(jí)跑車。

獵豹的身體為速度而生。它身材苗條,呈流線型,而且脊椎極富彈性,有利于奔跑跳躍。獵豹的鼻、心、肺等呼吸器官能在高速奔跑時(shí)給身體提供充足氧氣。尾巴長達(dá)身體總長度一半,像舵一樣掌握方向,又能維持平衡,不會(huì)因急轉(zhuǎn)彎而摔倒。爪子能時(shí)刻抓牢地面,保持奔跑平衡。如果奮力沖刺,獵豹最高時(shí)速可達(dá)120千米。

高速度也有代價(jià),獵豹要消耗巨大能量,產(chǎn)生巨大熱量。全力沖刺的話,一般只能跑500米,然后必須休息,一邊散熱一邊恢復(fù)體能。

短跑中,獵豹是當(dāng)仁不讓的第一名。其次就是它的食物——羚羊,它們身體矯健,擅長短距離沖刺,最高速度達(dá)64千米/時(shí),有些更健壯的羚羊,速度會(huì)更高。

與羚羊不相上下的,是陸地上跑得最快的鳥——鴕鳥。它天生一雙大長腿,邁開大步跨出3~5米,跑起來速度可達(dá)70千米/時(shí)。

短跑要領(lǐng)是爆發(fā)力強(qiáng)、加速度快。里約奧運(yùn)會(huì)上,牙買加人博爾特依然保持自己創(chuàng)造的100米短跑世界紀(jì)錄。2009年他以9.58秒跑完全程,最高時(shí)速達(dá)44.64千米。但是對(duì)比起來在短跑上,人類遠(yuǎn)不及動(dòng)物們啊。

田徑:超強(qiáng)跳躍

中亞山勢(shì)崎嶇冰雪覆蓋,惡劣環(huán)境里生活著雪豹。它一般體長2.4米(含尾),體重54千克,活躍于海拔3000~5000米的高山懸崖。尾巴長約1米,又粗又壯,能平衡身體保持方向。后腿特別強(qiáng)壯,彈跳力極強(qiáng)。爪子能牢牢抓住地面,在雪地上也能平穩(wěn)不打滑。

優(yōu)良“裝備”成就了雪豹,它擁有超強(qiáng)的跳躍能力。成年雪豹一躍跳出15米遠(yuǎn),使其不囿于地形限制,自由游走于山間,輕松捕食獵物,常常一下捕住十幾米外的藏羚羊。它跳躍距離約是其體長(不含尾)的10倍。

然而小動(dòng)物的彈跳力更強(qiáng)大。青蛙大腿粗壯,跳躍力強(qiáng)大。根據(jù)不同種類,有的能跳2米遠(yuǎn),達(dá)到其體長的20倍。野兔同樣后腿發(fā)達(dá),逃避敵害時(shí)能爆發(fā)50千米/時(shí)的高速度,并能一次跳出3米遠(yuǎn)距離,相當(dāng)于身長的5.5倍。

人類的跳遠(yuǎn)紀(jì)錄是美國人鮑威爾于1991年創(chuàng)下的。他跳了8.95米遠(yuǎn),大約是其身高的5倍,而且還必須助跑。若拿距離與身高的比值來相比,人類與動(dòng)物差距不小。

另一方面,跳高界則是小動(dòng)物們的天下。跳蚤是當(dāng)之無愧的跳高王者,它們體長僅1~3毫米,但后腿關(guān)節(jié)很多,積蓄力量,一躍跳起的高度是其體長的150倍。

相比之下,人類跳高與動(dòng)物相差更大。跳高紀(jì)錄是古巴人索托馬約爾于1993年創(chuàng)下的,他跳出2.45米的高度,至今無人打破。以身高與高度相比,還不到他身高(1.95米)的1.5倍。

跳水:完美入水

北大西洋海鳥中,體型最大的是鰹鳥,雙翼展開體寬可達(dá)1.6米,體重2.5~4千克。鰹鳥捕魚時(shí),一般距海面30米飛翔,發(fā)現(xiàn)獵物就迅速“武裝”自己。它先張開翅膀向海里猛沖,入水時(shí)立即收回緊貼身體,仿佛一顆長羽毛的深水炸彈,整個(gè)身體成為完美的流線型。它們是優(yōu)秀的跳水者。

鰹鳥跳水速度高達(dá)96千米/時(shí),入水后它振動(dòng)翅膀,就能深潛12米,輕松捕到獵物,然后游上海面飛回天空。

鰹鳥入水時(shí)收回翅膀,是最明智的舉動(dòng),否則它就會(huì)受到海面的猛烈撞擊,效果跟撞到水泥地差不多。另外,鰹鳥體內(nèi)的氣囊和脂肪,也能幫助它們緩解高速入水時(shí)受到的沖擊力。

奧運(yùn)會(huì)的跳水運(yùn)動(dòng)包括3米跳板和10米跳臺(tái)。高質(zhì)量跳水要求入水時(shí)身體呈流線型,盡量少地濺起水花。人類10米跳臺(tái)跳水時(shí)間約1.4秒,入水速度約51千米/時(shí),入水前有許多漂亮的跳水動(dòng)作,如旋轉(zhuǎn)、空翻等,這是鰹鳥無法比擬的。但從跳水的高度、速度和入水深度上看,鰹鳥恐怕勝過了人類。

舉重:誰最強(qiáng)壯

幾千年前,一種動(dòng)物就因力大無比而聞名,甚至受古埃及人崇拜,它就是屎殼郎。屎殼郎體重僅2克,卻能負(fù)起2280克的重量,絕對(duì)的“大力士”。對(duì)屎殼郎來說,這股“巨大”力量主要用來滾糞球,養(yǎng)活自己和后代。糞球除了作食物,還作避難所,危險(xiǎn)時(shí)保護(hù)自己,而雌性屎殼郎會(huì)在糞球里產(chǎn)卵,幼蟲也從糞球中吸取養(yǎng)分。

如果以體重和舉重的比例計(jì)算,屎殼郎能負(fù)起相當(dāng)于其體重1140倍的重量。如果換算成人類,相當(dāng)于一個(gè)人要舉起6輛雙層巴士。舉重是純粹的力量比拼,依靠自身力量對(duì)抗地球引力。如果動(dòng)物身軀越小,體重就越小,它自身的負(fù)擔(dān)就越小,那么它相對(duì)的負(fù)重能力就越大,所以昆蟲一般都很“強(qiáng)悍”,屎殼郎這種能力堪稱世界第一。endprint

大型動(dòng)物相對(duì)的負(fù)重能力遠(yuǎn)比不上昆蟲。比如與人類接近的大猩猩,其中一種叫銀背大猩猩,成年雄性體重約200千克,負(fù)重可達(dá)1000千克,相當(dāng)于自身體重的5倍。

還有常見的黃牛,幾千年來一直為人類耕地、拉車。黃牛體重約400千克,負(fù)重約900千克,相當(dāng)于自身體重的2倍。

陸地上最大的動(dòng)物——大象似乎更“弱”一些。大象體重約6000千克,負(fù)重卻只有1500千克,相當(dāng)于自重的0.25倍。

反觀人類,男子105公斤以上級(jí)(最高級(jí)別)舉重的世界紀(jì)錄是挺舉262.5千克,由伊朗人拉扎扎德于2004年雅典奧運(yùn)會(huì)創(chuàng)下。拉扎扎德體重160千克,能舉起自重約1.6倍以上的重量。這與小動(dòng)物屎殼郎根本沒法比,但與大型動(dòng)物相比,還是比較突出的。

拳擊:超強(qiáng)爆發(fā)

印度洋和太平洋的近海淺灘,生活著螳螂蝦。它們活動(dòng)范圍很有限,但覓食時(shí),常常盯上比自己高大強(qiáng)壯的獵物。

螳螂蝦膽量為什么這么大?它們體型不大,通常長到15~30厘米,但絕對(duì)是重量級(jí)拳擊選手,一記重拳相當(dāng)于22毫米口徑子彈出膛的力量,一般獵物根本承受不住。

螳螂蝦的頭胸甲殼非常堅(jiān)硬,一對(duì)前臂強(qiáng)壯有力。平??瓷先ズ孟裨诓妒车捏?,但它們前臂還長了一副天生的彈射裝置,其上各附一個(gè)堅(jiān)硬的錘。盯上獵物,螳螂蝦就把錘彈射出去,以迅雷不及掩耳之勢(shì)打中獵物。它們就像拳擊高手,打出致命一擊。

螳螂蝦出拳的速度、力度非常驚人。在1/3000秒內(nèi)就能打出一拳,相當(dāng)于人眨眼瞬間,就能打出90拳,拳速超過80千米/時(shí)。拳的力度達(dá)150千克,相當(dāng)于它體重的2500倍。這種閃電般的強(qiáng)大攻擊,一般獵物根本無法承受。

拳擊高手的出拳速度和力度都高人一籌,不論動(dòng)物還是人類。拳王泰森體重100千克,他右拳能打出800千克力量,左拳能打出500千克力量。但是經(jīng)測(cè)試儀測(cè)量,這只是泰森揮拳過程中動(dòng)能轉(zhuǎn)化的結(jié)果,并非他真實(shí)的爆發(fā)力。實(shí)戰(zhàn)中出拳力度會(huì)更高,估計(jì)右拳能達(dá)到1000千克,相當(dāng)于自身體重的10倍。但這種比例與螳螂蝦相比,仍是小巫見大巫了。

游泳:極致泳速

廣袤海洋里,生活著東方旗魚。它們一般體長3~4米,身軀呈完美流線型;尾部肌肉發(fā)達(dá),擺動(dòng)有力;頭部前端有長矛般的尖尖吻突,能把水分開;背鰭高大如帆,平衡身體。

巨大背鰭像一面旗幟,也是東方旗魚的標(biāo)志。當(dāng)它們興奮或受威脅時(shí),背鰭會(huì)張得大大的。若全部張開,背鰭能超過它的身長。當(dāng)東方旗魚全力游泳時(shí),背鰭會(huì)收起來,不帶任何阻礙。再加上吻突和強(qiáng)有力的肌肉,東方旗魚的游速高達(dá)110千米/時(shí)。

游泳方面,人類并不擅長。巴西人費(fèi)羅于2009年創(chuàng)造了50米自由泳世界紀(jì)錄,耗時(shí)20.91秒,至今無人打破。這也是人類最快的泳速,達(dá)8.6千米/時(shí),與東方旗魚相比,實(shí)在“不堪入目”。

馬拉松:陸??漳土Ρ绕?/p>

馬拉松全程42.195千米??夏醽嗊\(yùn)動(dòng)員基米托在2014年柏林馬拉松賽上刷新世界紀(jì)錄,2時(shí)2分57秒跑完全程,平均速度約20.59千米/時(shí)。

馬拉松是一種體育競技,就是為了跑而跑。當(dāng)然人類還有不為跑而進(jìn)行的長距離運(yùn)動(dòng),比如二萬五千里長征。20世紀(jì)30年代中國紅軍戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移,從南到北行程12500千米,耗時(shí)2年,一路上他們走走停停、攻城掠地、撒種宣傳,折算下來平均速度約0.71千米/時(shí)。

反觀動(dòng)物,它們不可能為了跑而跑,但它們常有遠(yuǎn)距離遷徙。陸地上,每年季節(jié)變化引起食物增減,動(dòng)物就會(huì)長途遷徙,跑得最遠(yuǎn)的當(dāng)屬北美馴鹿。它們每年都會(huì)橫貫北美洲,長距離運(yùn)動(dòng)4800千米,以一年期計(jì)算,其平均速度約為0.55千米/時(shí)。

海洋里,一只海龜創(chuàng)造了海洋脊椎動(dòng)物長途遷徙的世界紀(jì)錄。美國科學(xué)家探測(cè)到 ,一只雌性棱皮龜在印尼產(chǎn)卵,然后橫渡太平洋到美國西海岸,行程20500千米,耗時(shí)647天,平均速度約為1.32千米/時(shí)。雖然是龜速,但它能借助洋流,這一點(diǎn)比北美馴鹿有優(yōu)勢(shì)。

天空中,鳥飛得又快又遠(yuǎn),能越過水陸障礙,在長距離運(yùn)動(dòng)上占盡優(yōu)勢(shì)。飛行距離最遠(yuǎn)的當(dāng)屬北極燕鷗。2011年,科學(xué)家給荷蘭的北極燕鷗裝上追蹤器,結(jié)果發(fā)現(xiàn),一年內(nèi)這些鳥飛過陸地、大洋,從歐洲飛到南極洲,經(jīng)歷南北半球的兩個(gè)盛夏,然后返回歐洲,平均飛行距離90000千米。5年后,一只英國北極燕鷗打破紀(jì)錄,它從英國諾森伯蘭郡的法爾恩群島飛到南極洲,往返飛行96000千米,一年期間它的平均速度約10.95千米/時(shí)。顯然,借助氣流鳥類的長途飛行最有優(yōu)勢(shì)。

還有一種鳥的“成績”更優(yōu)秀。新西蘭、澳大利亞東部地區(qū)生活著斑尾塍鷸,體長約40厘米,屬于瀕危物種,估計(jì)僅存約2000只。斑尾塍鷸為繁殖后代,在20天內(nèi)長途飛行約30000千米。它們從南太平洋起飛,到亞洲經(jīng)停一次,再飛到北美阿拉斯加交配繁殖。然后從阿拉斯加返程,連續(xù)飛行約11800千米回到新西蘭。這20天內(nèi),斑尾塍鷸的平均速度約62.5千米/時(shí)。如果單以最后的返程計(jì)算,其速度可能會(huì)更高。endprint

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