澳媒:昆蟲比人類運動技能更強?

參考訊息網8月4日報道

澳大利亞“對話”網站7月26日發表題為《奧運選手同無脊椎動物相比如何?》的文章,作者系悉尼大學生命與環境科學學院博士候選人凱特琳·福斯特和該學院實驗室經理伊麗莎·米德爾頓。文章介紹了昆蟲和蛛形綱動物的優秀的運動技能。全文摘編如下:

奧運選手要花多年時間進行訓練才能成為最優秀的運動員。科學家和運動界人士花了數十年時間研究人體力學,以確保我們的運動精英們能實現“更快、更高、更強”的目標。

但是,人類的運動技能同昆蟲和蛛形綱動物的運動技能相比如何呢?一旦將相對大小考慮在內,很明顯,無脊椎動物具有優勢。

力量

澳媒:昆蟲比人類運動技能更強?

舉重是度量人類力量的常見方式。舉重運動員可以參與兩個奧運會專案:抓舉和挺舉。

喬治亞名將拉沙·塔拉哈澤以222公斤的成績保持著男子抓舉世界紀錄。塔拉哈澤本人的體重約為175公斤,因此他舉起的重量大約是其體重的1。25倍。他被認為是有史以來最偉大的(人類)超重量級舉重運動員。

如果我們把他的成就與無脊椎動物每天都在做的事進行比較,他的成績就不那麼令人印象深刻了。一種生活在土壤中的微型苔蘚蟎(屬於蛛形綱動物)能產生相當於其體重1180倍的握力。編織蟻能夠舉起重量達自身體重100倍的東西。

螞蟻和其他小型生物的強大力量在很大程度上源於規模物理學。與較大的動物相比,較小的動物的肌肉比例更高。移動時,它們小小的身體只會對肌肉造成很小的負荷,可以騰出力量來移動重得多的物體。

不過,人類同昆蟲比力量並非全無勝算。加拿大牧師凱文·法斯特保持著拖動最重交通工具的世界紀錄:2009年,他單手拉動了一架188噸重的噴氣式飛機,這一重量是他本人體重的1000倍。

這幾乎能與普通的蜣螂媲美了。蜣螂可以移動重量相當於其體重1141倍的東西。

游泳

澳媒:昆蟲比人類運動技能更強?

澳大利亞人凱特·坎貝爾曾是女子100米自由泳世界紀錄保持者。她剛剛在東京奧運會上獲得女子4×100米自由泳接力賽金牌。坎貝爾的游泳速度僅略快於每秒一個身長。

同在陸地上一樣,在水裡,昆蟲也有著相當大的優勢。游泳速度最快的昆蟲是豉蟲,其游泳速度為每秒44。5個身長。豉蟲是為快速游泳而生的,它們蛋形的堅硬身體可以減少阻力,它們的功率重量比也較高。

為了減少阻力並遊得更快,人類游泳者付出了巨大的努力。坎貝爾和其他奧運選手會穿上高科技泳衣,將阻力降至最低。泳衣生產商速比濤公司從游泳效率最高的脊椎動物(鯊魚和其他魚類)身上汲取靈感來設計泳衣。

跑步

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跑步是奧運會原本就有的專案。今天的跑步運動員參加的專案既包括100米短跑,也包括42公里的馬拉松。

男子100米紀錄的持有者是牙買加選手尤塞恩·博爾特,成績為9。58秒,最高速度為每小時44。72公里。博爾特的身高為1。95米,因此他的最高速度約為每秒6。4個身長。

速度最快的無脊椎動物使他相形見絀。加利福尼亞海岸蟎的速度為每秒322個身長,相當於博爾特每小時跑2000多公里。

昆蟲的質量較小是它們跑得快的關鍵。它們還有6條腿的優勢,這使得它們在翻越崎嶇地形時尤其高效,因為它們可以始終讓3條腿著地以提高穩定性。

在許多昆蟲中,單位時間內能跑多少步對快速移動而言也很重要。速度最快的螞蟻——銀絲箭蟻——每秒能跑47步,而博爾特每秒只跑4步。

跳高

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許多無脊椎動物也是了不起的跳躍者。跳蚤跳躍的高度能達到其身長的150倍,蝗蟲則最高能達到身長的10倍。如果人類跳高運動員能達到跳蚤的成就,那就能跳得比埃菲爾鐵塔還高。

目前,女子跳高世界紀錄保持者是保加利亞人斯泰芙卡·科斯塔迪諾娃。她在1987年跳出了2。09米的高度。

跳躍能力很複雜,涉及肌肉效能、腿部特徵和跳躍技術。動物的體形越大,其跳躍的絕對高度往往越高。這是有道理的:腿越長,跳得越高。昆蟲永遠無法跳過2。09米,但相對於它們的身體大小而言,它們顯然是贏家。

昆蟲是如何成為如此了不起的跳躍者的?為了克服阻力和體形較小對肌肉收縮速度的影響,許多昆蟲進化出了巧妙的能力,以利用儲備能量。

跳蚤和蝗蟲已進化出利用後腿作為多關節槓桿將自身彈射到空中的機制。它們的肌肉將能量儲存在一種特殊的蛋白質中,當能量被釋放出來時,它會充當螺旋彈簧,把蟲體向上拋。彈尾目昆蟲甚至進化出了用於彈射的身體部位——彈跳器。其唯一的功能是把昆蟲彈到空中以躲避捕食者。另一方面,由於沒有這種額外的能量支援,人類的跳躍能力永遠無法達到昆蟲的水平。