我赌你的“枪里”没有子弹

正值晌午,阿光照例和往常一样来到沿海附近海域潜水捕捞海鲜,下水两至三米后,突然听见一声“枪响”,他愣了愣神,又一声“啪”从水底传来,这次的声音又好像是栗子在烘烤时发出的清脆响声。

不过这回阿光没有愣神,而是露出了微笑,因为他找到了这次下海的猎物——枪虾。

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枪虾又称鼓虾,颜色呈泥绿色,拥有一对大小不一的钳子,身长约5厘米,但那个大钳子却有2.5厘米长,几乎占据了身长的一半。

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别看枪虾个头小,但它们在水下弄出的动静可不小。其奥秘就在于枪虾那只结构特别的大钳子,只要把打开的钳子迅速地合上,它们就能制造出类似“枪响”的爆炸声音。

这些爆炸的声音可达218分贝,比0.22口径步枪的声音还要大,仅次于海洋中最大的生物——抹香鲸所发出的声音。

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虽然屈居第二,但是相较于抹香鲸,枪虾人(数量)多啊,所以这些虾群发出的声音,成为了海洋中噪声的主要来源。

这些噪声不会对其他海洋生物造成多大影响,但对于人类制造的“金属巨兽”——潜水艇,却带来了不小的麻烦。因为噪声严重干扰了潜水艇上用于探测物体的水下声呐。

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早在二战时期,盟国海军在追踪纳粹潜艇时,枪虾所发出的噪声就干扰了他们的水下侦听设备,导致纳粹在“内鬼枪虾”的掩护下躲避了盟军探测。

而除了声音响亮之外,枪虾其实主要是靠这个吃饭的,不过它们并非通过音量巨大的响声(噪音)来震慑猎物。既然是“枪声”,那可是真的有“子弹”射出来的。

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小鱼:我赌你的枪里没有子弹!

枪虾:对不起,这是我最后的子弹了!

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在枪虾闭合钳子并发出“枪声”的过程中,会从钳子的尖端发射出冲击波用于攻击猎物,虽然无法对付个头较大的动物,但这把枪的威力还是很可观的,发出的冲击波打到一些小鱼小虾身上,足以把它们击昏甚至直接当场去世。

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不过,通过一只大钳子就能发出“枪声”,枪虾是怎么做到的呢?答案就是空化效应

空化(cavitation)指的是在某些情况下,液体内的局部压力降低,出现接近真空的低压气泡。

举个例子,我们知道人所能听到的声音频率范围在20~20000HZ,高于20000HZ的声波称之为超声波。而超声波的传递会依照正弦曲线纵向传播,即一层强一层弱,依次传递。

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当弱的声波信号作用于液体中时,会对液体产生一定的负压,使液体内形成许许多多微小的气泡;换成强的声波信号作用于液体中时,则会对液体产生一定的正压,

这时,液体中的小气泡在负压下生成后又迅速在正压下被压碎

在正压(高压)的作用下,液体会在气泡局部快速地发生撞击,因此气泡被压碎的这一过程会产生能量极大的冲击波。

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枪虾所制造的冲击波和发出的“枪声”,同样是来自这种低压气泡被压碎的瞬间。

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那么这项绝活(压碎气泡)是如何做到的呢?这还得益于它们那只奇特的大钳子,枪虾的钳子上有两边对应的特殊结构:一边有一个深陷进去的凹槽,另一边则有一个形状对应的凸起。

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图源:nature

根据《自然》杂志发表的一项研究表明:首先枪虾会张开钳子,让海水流入到带有凹槽的那一边,当钳子闭合时,上方凸起的一侧会在瞬间插入凹槽,挤出的高速水流以约32m/s的速度向前射出,而在高速水流的周围,又会产生漩涡。当流速快到一定程度之后,在漩涡中就会产生局部的低压,使周边水体产生气泡。

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这些气泡又在四周水体的压力下瞬间爆裂,并伴随着巨大的爆炸声,同时产生4700℃的高温,几乎接近太阳表面的温度(5600℃)。

在高速摄影下,可以直观地看到气泡产生与破碎的过程。

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其实,以前我们介绍过的雀尾螳螂虾在出拳的时候也会在拳头附近发生空化效应。

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但是有研究表明,螳螂虾的空化对它们是有害的,尽管空化可以增强它们出拳的威力,但同时也会对螳螂虾的附肢造成损伤,时间一长,附肢表面会出现碎纹和斑点。因此螳螂虾会频繁地用新的骨质覆盖受损的表面。

可枪虾不同,它们是唯一一种将“空化”纯粹进化成了捕食武器的物种,要知道很多时候,人类往往都非常头疼空化效应所带来的副作用(比如说会导致螺旋桨损坏),而枪虾能让其为它所用也是真的很厉害了!


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