若200公斤的螳螂,和200公斤的老虎打一场,哪方会更厉害呢?( 二 )



螳螂在被放大之后为什么没有想象中那样强大 , 反而还变弱了 , 这是为什么?
变大等于变弱首先我们先来说一说螳螂变得行动迟缓这一问题吧 , 归根结底这要说到昆虫的神经结构 。

螳螂结构
昆虫的神经结构和其他脊椎动物不同 , 昆虫没有髓鞘 。 这是一种富含脂质的物质 , 围绕着神经细胞轴突生长 , 以使它们绝缘 , 并增加电脉冲沿轴突传递的速度 。 这种生长并不是完全覆盖神经通路的 , 而是一节一节的生长覆盖 。

可爱的螳螂
这些组织结构遍布在脊椎动物的各个神经节点处 , 在中枢神经系统中 , 轴突将电信号从一个神经细胞体传递到另一个神经细胞体时 , 髓鞘中的髓磷脂会降低生物电容的轴突膜 。 在分子水平上 , 节间增加了细胞外和细胞内离子之间的距离 , 减少了电荷的积累 。

髓鞘
髓鞘的不连续性结构导致生物电信号能以跳跃式传导 , 具体表现为由一个节点跳跃至另一个节点 , 直到信号到达轴突终端 。 这些节点非常短 , 只有1微米长 , 高效的传递机制使得脊椎动物的反应非常迅速 。

昆虫大脑
而昆虫的神经结构并没有进化出这样的传递方式 , 而是非常原始的直接传递 , 无髓神经元的电信号传递需要完全经过整个神经通路 。 如果昆虫体型小 , 这对它们来讲是好事 , 然而一旦体型异常庞大 , 神经通路便会跟着身子一起增长 。 路径变长 , 还没有快速的传递方式 , 昆虫自然而然就变得慢吞吞了 。

移动缓慢的问题我们解决了 , 接下来我们来看看超大号昆虫为什么在摇晃着身子 。
数学定律决定出的差异对于身形比例这个问题 , 就必须提到平方-立方定律 。 简单地来看 , 这是一个数学问题 。 该定律表明 , 随着物体形状尺寸的增长 , 其体积的增长速度将会超过表面积 。 具体增长为 , 体积三次幂增加 , 表面积二次幂增加 。

在这里我们不需要去计算该公式的具体结果 , 只需要知道这条定律几乎适用于所有地方 , 即便是生物生长也不例外 。 如果生物被等距放大 , 也就是像文中所描述的那样 , 那么它们的肌肉力量会被严重降低 。
因为肌肉的横截面在该定律下会增加一定比例的平方 , 质量则会增加一定比例的立方 。 这就导致心血管和呼吸功能会严重下降 。 螳螂作为昆虫 , 其呼吸系统并不像哺乳动物或者鸟类 , 昆虫的呼吸方式是通过气孔交换完成的 。

昆虫的换气运动
我们都知道大部分脊椎动物 , 特别是哺乳类 , 它们的呼吸系统是通过肺部空气循环提升血液中的含氧量 , 增加体内循环的交互;鸟类的肺部是完整的空气循环通路 , 可以最大化利用空气中的氧气 , 血氧平衡决定了我们的行动能力 。

鸟的结构
但昆虫的血氧平衡必须经由身体周围的气孔吸入空气 , 然后氧气再由血液吸收 , 最后再运送至全身各处 。 这看起来和人类的呼吸循环很相似 , 但别忘了我们的肺部充满大量肺泡 , 这会极大地增加吸氧器官的表面积 , 从而增加氧气吸入量 。 同时人类还有帮助呼吸的横膈肌 , 光是呼吸本身就比昆虫更高效 。

呼吸系统
还是那句话 , 昆虫要是小一点还没什么问题 , 这种传递很快就完成了 。 但一旦昆虫体型太大 , 那么它们每一次呼吸就要等待一小会儿才能完成血氧循环 , 一旦活动起来 , 氧气还没来得及传递 , 可能就因氧气不足而倒下 。
所以这时的昆虫根本动不起来 , 稍微活动一下就会出现缺氧 , 因此也会出现行动不便 , 看起来摇摇晃晃 。 另外 , 昆虫的几丁质外骨骼在它们变态发育之后几乎就不会增长了 , 由平方-立方定律带来的问题还有异速生长比例缩放的问题 。

大象的各部位的骨骼
简而言之就是 , 动物想要长得更大 , 相应的肌肉骨骼强度也必须有提升 , 例如大象拥有更粗壮的骨骼 , 因为它们必须按照比例来乘载更高的重量 。 但这个也是有极限的 , 超过本身的骨骼肌肉强度 , 庞大的身躯会直接压垮它们 。
老虎和螳螂的200公斤对决赛刚一开始 , 螳螂可能就自己倒下了;又或者是老虎在反复多次的进攻中 , 破坏了螳螂的外骨骼 , 然后螳螂又倒下了 。 以螳螂这时的反应能力和运动能力根本不是老虎的对手 。

【若200公斤的螳螂,和200公斤的老虎打一场,哪方会更厉害呢?】所以说 , 昆虫变成今天这样 , 完全是生物演化的最佳结果 。 强行给它们增长不会让它们变得更强 , 只会更弱 。 这也是为什么今天站在生物链上层的是脊椎动物 , 而不是无脊椎动物 , 更不用说像人类这样还有智力的高等生物 。

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