剛知道,騎蟑螂和坐高鐵一樣快

夏天到了,又到了蟑螂亂竄的季節。角落裡一陣窸窸窣窣的聲音傳來,你知道,它來了!

你憋着氣,拿起拖鞋準備戰鬥,忽然間,它一溜小跑,迅速消失在視野中。你崩潰了!看見蟑螂只是小事,但令人窒息的,是一次次和它“失之交臂”。

不過,你無需太難過,並非只有你一個人打不到蟑螂。

蟑螂是有名的運動健將,每秒能以體長50倍的速度飛奔[1],如果折算成人類,也就是身高一米八的人秒速90米,每小時速度324公里,而高鐵的速度通常爲每小時250公里—350公里[2]。

下次小長假搶不到票時,不妨考慮一下蟑螂,畢竟騎蟑螂和坐高鐵一樣快。

不說不知道,一說嚇一跳,同樣是碳基生物,蟑螂怎麼能跑得這麼快呢?

蟑螂在溫暖潮溼的環境中更易繁殖,特別是夏季繁衍條件更佳 / 圖蟲創意

這還要從數億年前說起。蟑螂是一種無脊椎節肢動物,幾億年前就生活在地球上,早在進化史的前期就達到最佳體型,並保持着穩定的羣體[3]。在我國,室內常見的種羣包括德國小蠊、黑胸大蠊、美洲大蠊、日本大蠊、澳洲大蠊和褐斑大蠊等[4]。

流暢的身形、靈活的肢體,讓蟑螂可以做到“人類一眨眼,蟑螂就消失”。人類眨眼通常需要100-150毫秒,但蟑螂開溜的啓動時間,只需要驚人的8.5毫秒[5]。

蟑螂擁有三對靈活的腿和兩對翅膀,六條腿又長又細,每條腿上各有3個“膝蓋”,關節的協同配合讓蟑螂的運動更具準確性[6]。

蟑螂擁有六條腿和兩對翅膀,極具靈活性 / 圖蟲創意

爲了跑得更快,蟑螂還學會了“換檔”,可以在不同速度下切換不同模式。

加利福尼亞大學伯克利分校的研究者曾以我國南方常見的大蟑螂——美國大蠊爲樣本進行研究,他們發現當速度爲0.44—1.0米/秒時,美洲大蠊使用交替的三腳架模式前行,即右前腿、左中腿和右後腿先同時移動[7],隨後再切換到左前腿、右中腿、左後腿。

美洲大蠊逃跑時,中間的腿放在身體一側,前腿和後腿同時觸地 / YouTube

交替三腳架模式還有寬底座,蟑螂的重心落在三腳架形成的三角形中,這讓跑步變得穩定[8]。

在秒速1.0-1.5米之間,美國大蠊會將身體擡離地面,身體前方相對地面的角度提升至30°,此時的它們增加步幅長度,或使用中後腿四條腿飛奔,或完全用兩條後腿推動自己,在這個過程中,美國大蠊甚至出現了六條腿都離地的空中階段[7]。難怪平時,蟑螂跑着跑着就一飛沖天了。

蟑螂利用腿部力量飛速移動,時刻準備開溜 / 圖蟲創意

跑得快就算了,蟑螂用於肢體循環的能量還真不多。相比其他動物,蟑螂的腿部質量較小,因此可以用相對較高的頻率操作腿部,且不會增加用於肢體運動的能量[9]。

這些只不過是“蟑螂高鐵”速度的冰山一角,蟑螂的身體構造還有更多大招。

當你邂逅一隻在餐桌上覓食的蟑螂,本以爲這下定能手到擒來,沒想到它以迅雷不及掩耳之勢迅速翻了個個兒,在桌子的另一面倒着溜走了。原來蟑螂後腿上抓鉤一樣的爪子可以抓住邊緣,並且像鐘擺一樣擺動[1][10]。配合蟑螂速度的組合拳,轉眼之間就消失。

蟑螂逃跑時,先是翻身,再用後腿抓住邊緣,並像鐘擺般快速擺動 / [17]

不僅如此,“縮骨功”也是蟑螂的一大絕技,它們的外骨骼“又硬又軟”。再狹小的縫隙,它也勇往直前往裡鑽,就算身體變形也毫不在意。

“硬”是因爲蟑螂在穿越縫隙時能夠承受體重300倍的力量[11];“軟”是因爲蟑螂可以將身體壓縮40%-60%來穿過小於其站立身高四分之一的水平縫隙,在垂直狹窄空間;此外,蟑螂還能以接近0.6米/秒的速度爬行[11]。

讓蟑螂的運動天賦傲視羣雄的,還有它超強的視力。蟑螂擁有單眼和複眼,複眼中又有近2000個小眼[12],能夠彙集極少量的光信號,在近乎黑暗的環境中也能看到東西[13]。因此,即使到了晚上,蟑螂也依舊能無死角地興風作浪。

此外,“嘎嘎棒”的感受力也令蟑螂愈發猖狂。

蟑螂在夜晚伺機而動,出沒於廚房、衛生間、儲藏室和牆角等地方 / 圖蟲創意

蟑螂頭上的觸角就像“天線”,能感受和嗅到周圍的世界[14],它腿上的細小毛髮可以檢測到輕微的空氣運動[6],尾毛上440個對風速極敏感的風感受器用於探測因敵蹤逼近產生的氣流,從而刺激行動[15]。

所以你常常發現,在你靠近蟑螂揮手的一瞬間,蟑螂總是不講武德“搶跑”。

而且,蟑螂的運動功能主要由胸神經結操控[15],換句話說,就算你走運拍到了蟑螂的頭,它依舊能保留核心戰鬥力,然後溜之大吉。

這樣出色的運動能力,使人類深深折服,甚至啓發了科學界研發出蟑螂仿生機器人,用於管道檢測、災難搜救等。

總而言之,逮不住蟑螂不是你的錯。畢竟,蟑螂又多又快,雌蟲一生只交配1次, 就可以終身產卵[16]。身爲凡人的我們,還是做好和蟑螂一生爲敵的準備吧!

參考文獻

[1]University of California,Berkeley.(2012).Stealth behavior allows cockroaches to seemingly vanish.

[2]國家鐵路局.(2014).《高速鐵路設計規範》專家解讀.

[3]WHO.(1999).Cockroaches : their biology, distribution and control.

[4]趙凱.(2005).蟑螂與人類疾病及其防制.中華衛生殺蟲藥械,Vol.11 No.5.

[5]Zubair Khan.(2023).How Fast Can A Cockroach Run? | Faster Than an Eye Blink!

[6]COCKROACH FACTS. How Fast Can A Cockroach Run?

[7]Full, R. J., & Tu, M. S. (1991). Mechanics of a rapid running insect: two-, four- and six-legged locomotion. The Journal of experimental biology, 156, 215–231.

[8]Ting, L. H., Blickhan, R., & Full, R. J. (1994). Dynamic and static stability in hexapedal runners. The Journal of experimental biology, 197, 251–269.

[9]Kram, R., Wong, B., & Full, R. J. (1997). Three-dimensional kinematics and limb kinetic energy of running cockroaches. The Journal of experimental biology, 200(Pt 13), 1919–1929.

[10]Mongeau JM, McRae B, Jusufi A, Birkmeyer P, Hoover AM, et al. (2012) Rapid Inversion: Running Animals and Robots Swing like a Pendulum under Ledges. PLOS ONE 7(6): e38003.

[11]Jayaram, K., & Full, R. J. (2016). Cockroaches traverse crevices, crawl rapidly in confined spaces, and inspire a soft, legged robot. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 113(8), E950–E957.

[12]WOLKEN, J. J., & GUPTA, P. D. (1961). Photoreceptor structures. The retinal cells of the cockroach eye. IV. Periplaneta americana and Blaberus giganteus. The Journal of biophysical and biochemical cytology, 9(3), 720–724.

[13]Nature.(2014).Cockroach night-vision.

[14]Tracy V. Wilson.How Cockroaches Work.

[15] 高勇,陳偉海,陸震,劉敬猛.(2010).蟑螂機器人仿生機理及運動控制.機械工程學報,Vol.46 No.13.

[16]姜志寬,吳光華.(2009).蟑螂防治 (一) ──蟑螂的危害 、形態特徵與生活史.中華衛生殺蟲藥械,Vol.15 No.1.

[17]Mongeau Jean-Michel,McRae Brian,Jusufi Ardian,Birkmeyer Paul,Hoover Aaron M,Fearing Ronald & Full Robert J.(2012).Rapid inversion: running animals and robots swing like a pendulum under ledges..PloS one(6),e38003.