螳螂虾用一种带有弹簧的附肢在水中挥杆,具有爆发力——它们的孩子在孵化后9天就可以开始摇摆。
在周四(4月29日)发表在《实验生物学杂志》上的一项新研究中,科学家们研究了最初收集于夏威夷瓦胡岛的菲律宾螳螂虾幼虫(Gonodactylaceus falcatus)。研究小组还从卵中饲养了一些同类,通过时间仔细监测它们的发育,然后在显微镜下放大它们的冲孔附属物。
肢,称为捕食动物的附件,类似于弓和箭,在附件的尖端会回落,对春天的“诺”机制,然后在弹性能量的突然释放,第一作者雅各布·哈里森说,杜克大学的一名研究生在生物学程序。哈里森告诉趣味科学网站说:“虽然我们对它如何在成人中发挥作用有了相当大的了解,但我们对它是如何发展的还没有真正的了解。”
现在,在一个“非常完整、仔细控制”的研究中,哈里森和他的团队已经开始解开的谜题当螳螂虾开始扔像闪电般的拳击手,罗伊·考德威尔说,综合生物学教授的加州大学伯克利分校,他并没有参与这项研究。
此外,由于螳螂虾幼虫的壳是透明的,“这项研究的新发现是,这种透明的捕食器使它们能够非常详细地看到正在发生的事情,”考德威尔说。“这在成年人身上是不可能的,”因为它们的外骨骼是不透明的,他说。
比预期的慢,但仍然令人印象深刻
据《国家地理》杂志报道,当成年螳螂虾发动一连串的攻击时,它们的附件尖端能以每小时50英里(80公里/小时)的速度划破水面。但2018年发表在《科学》(Science)杂志上的一个数学模型暗示,昨天一个198彩平台玩家联系上了198彩总代理 ,总代理团队非常欣慰,于是送给他了一个大红包优惠奖励。,假设小螳螂虾从小就开始练拳击,它们的拳法可能比成年人还快。
这个模型是在哈里森工作的同一个实验室开发的,它放大了螳螂虾用来施加惩罚性打击的弹簧机构。哈里森指出,“我们在整个生物学中都看到了这些机制,”从跳跃的青蛙和昆虫,到蜇人的水母,它们会向猎物发射充满毒液的胶囊。
该模型暗示,这些弹簧负载的机构在更大的尺度上通常会变得更低效,因此,质量更小的较小弹簧在释放时应该产生更高的加速度。2016年,研究人员在《实验生物学杂志》(Journal of Experimental Biology)上发表报告称,另一个专门针对螳螂虾的模型也得出了类似的结果,表明大型螳螂虾的攻击速度比小型物种慢。
哈里森和他的团队想看看这些模型是否适用于螳螂虾幼虫,因为当然,它们比同类的成年螳螂虾要小。因此,研究小组在夜深人静的时候在夏威夷寻找半透明的小螳螂虾。“如果你去能找到成年螳螂虾的地方,你可以在水里放一盏灯,螳螂虾就会像飞蛾扑火一样出现,”哈里森说。也就是说,螃蟹、虾和鱼的幼虫也会聚集到阳光下,和螳螂虾一样被放在同一个桶里捞起;这就是挑战所在。
哈里森指出,这些自由游动的虾幼虫已经足够成熟,可以从它们孵化的洞穴中出来,所以它们在被捕获时往往至少有9到14天大。为了收集更年轻的螳螂虾的数据,哈里森还收集了在Wailupe海滩公园发现的一只雌性镰形虾的卵。这些卵在运往杜克大学的途中孵化,但研究团队仍设法在实验室里饲养了28天的小螳螂虾。
有了螳螂虾,研究小组仔细观察了这些幼虫的成长过程。之前已知的镰状囊藻幼虫经历了6个幼虫阶段,每个阶段都以幼虫蜕皮为标志。研究小组发现,在第一和第二幼虫阶段,幼虫在水箱底部挤在一起;到了第三阶段,他们开始游泳,但没有出拳。
但到了第四阶段,大约第9天到第14天,“幼虫在水中游动时开始攻击并‘挥舞’它们的捕食附属肢体,”作者在报告中写道。在这个时候,猛禽的附肢已经完全形成,并且在结构上与成年虾非常相似,198彩总代返点待遇是什么,198彩票总代带玩团队具体的点数日工资跟分红需要你去联系198彩票总代1号团队扣扣33287162,而且幼虫也开始以小组提供的盐水虾幼虫为食。此时,198才手机APP198彩票平台开户开发人员近期宣布,新版手机版将在下月全新上线并免费提供下载网址,欢迎各位198彩票注册网民来试验。,每条幼虫大约有一粒米那么大。
研究小组拍摄了一段高速、高分辨率的视频,记录了他们从海里捞起的老螳螂虾幼体的撞击,看看它们是如何将它们的附属物扔进水里的。这需要将大米大小的幼虫放置在定制的平台上,用胶水固定它们,这样它们就能保持在框架和焦点上。这段录像使研究小组不仅可以检查每一拳的速度和机械结构,还可以观察到弹簧机构的部件在透明的外骨骼下来回滑动。
“我们发现,相对于它们的体型,它们能够产生非常高的加速度和速度,”哈里森说。他说,这些指标具体衡量了幼虫从静止到触击的过渡速度,所以在这方面,幼虫“大致与许多成年物种相当”。
然而,从整体速度来看,幼虫的攻击速度仅为0.9英里/小时(1.4公里/小时)——比成虫慢一个数量级。
考德威尔说:“这个发现有点令人惊讶,它的打击速度比我们在成年人身上看到的要慢。”他说,这种速度上的差异可能与构成弹簧的实际材料有关;也许在幼虫和成年螳螂虾身上,弹簧本身或扣住附肢的“门闩”是不同的,这限制了幼虫能够发挥的弹性能量的数量。
哈里森认为,螳螂虾周围的水也可能影响它们的攻击速度。
他说,对于像幼虫这样的微小海洋生物来说,水感觉起来相当粘稠,就我们的体验而言,它更像糖浆而不是水。这可能是因为,随着皮皮虾成熟,它们可以更好地克服水的粘性,执行更快的打击。
作者写道,尽管它们的速度比成年虾慢,但它们的击打速度仍然比报告中类似大小的生物快5到10倍,比它们最喜欢的盐水虾小吃的游泳速度快150多倍。考德威尔说,从进化的角度来看,幼虫在达到成熟之前可能没有太大的压力来提高它们的攻击速度。
考德威尔指出,这项研究的局限性还在于,研究小组只收集了由牙签刺激幼虫引起的防御攻击的视频。“我们知道,成年人有相当大的能力根据攻击的目的来调节攻击的力度,”无论是防御,还是捕获或刺杀猎物,他说。因此,罢工的速度可能会有所不同,这取决于罢工的目的。
他说,展望未来,哈里森和他的团队计划探究是什么因素限制了螳螂虾幼虫的捕食速度,以及虾在发育过程中何时克服了这一限制。他补充说,他们还想研究数百种螳螂虾的捕食附肢发育是否相似。
“幼虫口足类动物,”螳螂虾的另一个术语,“基本上是一个黑盒子,我们对它们知之甚少,”考德威尔说。“几乎对口足类幼虫所做的任何研究都是新的和有趣的……他们只是在形态学方面触及了表面。”