举几个例子 , 有研究人员曾通过物理实验 , 试图找出水柱从鱼嘴里到猎物目标的速度有多快?然后发现射水鱼的整个喷射狩猎过程发生在4%秒内 , 比眨眼的时间约快10倍 。
射水鱼喷射水柱的慢镜头(速度降低了约14倍) 。
而更惊人的是 , 研究人员将喷出水柱的运行轨迹和速度以网格式标记后 , 发现水柱越向高处运行速度越快!
大家感受到奇怪的地方了吗?这与篮球或子弹形成了鲜明的对比 , 当投篮或子弹向上发射后 , 由于重力和空气阻力 , 它们都会减速 , 而射水鱼却“违背”了这一物理常识 , 这怎么可能?
研究人员最初发现这一点时 , 也怀疑是不是他们搞错了 , 然而 , 大量的实验数据反复证明 , 水柱喷出后的确在加速 。 同时研究人员还惊讶地发现射水鱼是通过一些流体动力学的原理 , 来实现这一点的 。
下面是它的工作原理 。
第一个原理 。 当射水鱼从嘴里喷出一股水时 , 它能确保水的尾端比前端移动得更快 。 想象一下 , 你正在排队 , 后面的人开始向前冲 , 会发生什么?同样 , 水流前端会被尾端快速追上并被压扁 。 这对射水鱼来说不是好事 , 因为水越分散 , 击中目标猎物的压力就越小 。
第二个原理 。 一种物理现象(瑞利不稳定性)可以平衡水向外扩散 。
就这两种原理而言 , 任何一种对射水鱼都没有多大用处 。 但当它们合在一起时 , 就会产生强大的物理变化 。 由于水的表面张力 , 前端的水在压力下分解成水滴 , 但射水鱼确保了后面的水柱比前端移动得更快 。 当后面的水赶上前面较慢的水时 , 它们会合并成一个更大的水珠 , 而且比之前移动得更快 , 并在更短的时间内以更大的力量攻击目标 。
这不仅仅是一个巧妙的技巧 , 这也是射水鱼捕猎策略的关键 。 在近距离 , 喷射出的水柱产生的力量不足以击倒一只昆虫 。 但通过这种力量放大的技巧 , 射水鱼可以达的打击力量 , 是任何同体型脊椎动物肌肉所能产生力量的五倍以上 。
射水鱼的神奇到这里还没有结束 。 在一系列的实验室中 , 成年射水鱼几乎可以击中任何固定目标 。 但是 , 如果这些目标始终没有奖励 , 它们也会停止攻击 , 而是转向获得奖励的其他目标 。
另外 , 研究人员还发现 , 成年射水鱼不擅长攻击移动目标 , 即使是缓慢移动的目标它们的精准度也不高 。 不过 , 射水鱼喷射移动目标的精准度是可以训练的 , 而且它们还会相互学习 。
被训练过的射水鱼击中移动目标的精准度可以超过50%以上 。 更有趣的是 , 射水鱼可以通过频繁地练习或观察其他能击中移动目标的同类 , 提升或学习到这项技术 。 目前还不清楚射水鱼是通过什么来处理这些信息 , 也不清楚它们在学习这项技术时是盯着移动的目标 , 还是盯着正在狩猎的射水鱼 , 但它们在这种学习中受益良多 。
射水鱼运用了运动、重力、光学和流体动力学等实用的物理知识捕猎 , 毫不费力地解决了可能让一名物理学学生都睡不着觉的复杂问题 。 射水鱼利用大自然赋予它们的科学天赋 , 在水下时刻瞄准目标射击 , 永远不会耗尽“弹药” 。
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