澳媒:昆虫比人类运动技能更强?

澳媒:昆虫比人类运动技能更强?
2021年08月04日 18:55 参考消息

原标题:澳媒:昆虫比人类运动技能更强? 来源:参考消息网

参考消息网8月4日报道 澳大利亚“对话”网站7月26日发表题为《奥运选手同无脊椎动物相比如何?》的文章,作者系悉尼大学生命与环境科学学院博士候选人凯特琳·福斯特和该学院实验室经理伊丽莎·米德尔顿。文章介绍了昆虫和蛛形纲动物的优秀的运动技能。全文摘编如下:

奥运选手要花多年时间进行训练才能成为最优秀的运动员。科学家和运动界人士花了数十年时间研究人体力学,以确保我们的运动精英们能实现“更快、更高、更强”的目标。

但是,人类的运动技能同昆虫和蛛形纲动物的运动技能相比如何呢?一旦将相对大小考虑在内,很明显,无脊椎动物具有优势。

力量

举重是度量人类力量的常见方式。举重运动员可以参与两个奥运会项目:抓举和挺举。

格鲁吉亚名将拉沙·塔拉哈泽以222公斤的成绩保持着男子抓举世界纪录。塔拉哈泽本人的体重约为175公斤,因此他举起的重量大约是其体重的1.25倍。他被认为是有史以来最伟大的(人类)超重量级举重运动员。

如果我们把他的成就与无脊椎动物每天都在做的事进行比较,他的成绩就不那么令人印象深刻了。一种生活在土壤中的微型苔藓螨(属于蛛形纲动物)能产生相当于其体重1180倍的握力。编织蚁能够举起重量达自身体重100倍的东西。

蚂蚁和其他小型生物的强大力量在很大程度上源于规模物理学。与较大的动物相比,较小的动物的肌肉比例更高。移动时,它们小小的身体只会对肌肉造成很小的负荷,可以腾出力量来移动重得多的物体。

不过,人类同昆虫比力量并非全无胜算。加拿大牧师凯文·法斯特保持着拖动最重交通工具的世界纪录:2009年,他单手拉动了一架188吨重的喷气式飞机,这一重量是他本人体重的1000倍。

这几乎能与普通的蜣螂媲美了。蜣螂可以移动重量相当于其体重1141倍的东西。

游泳

澳大利亚人凯特·坎贝尔曾是女子100米自由泳世界纪录保持者。她刚刚在东京奥运会上获得女子4×100米自由泳接力赛金牌。坎贝尔的游泳速度仅略快于每秒一个身长。

同在陆地上一样,在水里,昆虫也有着相当大的优势。游泳速度最快的昆虫是豉虫,其游泳速度为每秒44.5个身长。豉虫是为快速游泳而生的,它们蛋形的坚硬身体可以减少阻力,它们的功率重量比也较高。

为了减少阻力并游得更快,人类游泳者付出了巨大的努力。坎贝尔和其他奥运选手会穿上高科技泳衣,将阻力降至最低。泳衣生产商速比涛公司从游泳效率最高的脊椎动物(鲨鱼和其他鱼类)身上汲取灵感来设计泳衣。

跑步

跑步是奥运会原本就有的项目。今天的跑步运动员参加的项目既包括100米短跑,也包括42公里的马拉松。

男子100米纪录的持有者是牙买加选手尤塞恩·博尔特,成绩为9.58秒,最高速度为每小时44.72公里。博尔特的身高为1.95米,因此他的最高速度约为每秒6.4个身长。

速度最快的无脊椎动物使他相形见绌。加利福尼亚海岸螨的速度为每秒322个身长,相当于博尔特每小时跑2000多公里。

昆虫的质量较小是它们跑得快的关键。它们还有6条腿的优势,这使得它们在翻越崎岖地形时尤其高效,因为它们可以始终让3条腿着地以提高稳定性。

在许多昆虫中,单位时间内能跑多少步对快速移动而言也很重要。速度最快的蚂蚁——银丝箭蚁——每秒能跑47步,而博尔特每秒只跑4步。

跳高

许多无脊椎动物也是了不起的跳跃者。跳蚤跳跃的高度能达到其身长的150倍,蝗虫则最高能达到身长的10倍。如果人类跳高运动员能达到跳蚤的成就,那就能跳得比埃菲尔铁塔还高。

目前,女子跳高世界纪录保持者是保加利亚人斯泰芙卡·科斯塔迪诺娃。她在1987年跳出了2.09米的高度。

跳跃能力很复杂,涉及肌肉性能、腿部特征和跳跃技术。动物的体形越大,其跳跃的绝对高度往往越高。这是有道理的:腿越长,跳得越高。昆虫永远无法跳过2.09米,但相对于它们的身体大小而言,它们显然是赢家。

昆虫是如何成为如此了不起的跳跃者的?为了克服阻力和体形较小对肌肉收缩速度的影响,许多昆虫进化出了巧妙的能力,以利用储备能量。

跳蚤和蝗虫已进化出利用后腿作为多关节杠杆将自身弹射到空中的机制。它们的肌肉将能量储存在一种特殊的蛋白质中,当能量被释放出来时,它会充当螺旋弹簧,把虫体向上抛。弹尾目昆虫甚至进化出了用于弹射的身体部位——弹跳器。其唯一的功能是把昆虫弹到空中以躲避捕食者。另一方面,由于没有这种额外的能量支持,人类的跳跃能力永远无法达到昆虫的水平。

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