科普丨《毛茸茸的逻辑》：动物是怎样利用物理学在野外生存的？

动物是怎样利用物理学在野外生存的？

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精华笔记 

许多动物都会利用物理规律提高生存效率，并在不同的领域表现出不同的优势，比如在热学、力学、流体、声学、电磁学和光学等领域，都有相应的动物物理学高手，让我们来分别见识一下。

一，热学领域

蚊子吸血时的速度非常快，它们必须在瞬间吸食大量人血，体重瞬间猛增三倍。而如此快速大量吸血却会造成一个意外的麻烦。蚊子是冷血动物，最舒适的体温是25℃左右。但人是恒温动物，体温可达37℃甚至更高，所以蚊子在短时间内大量吸食人血，会造成体温过高，就像是喝多了的醉汉，行动笨拙而迟缓，就此成为其他蚊子的攻击目标。要想避免这种悲剧，蚊子就必须防止身体过热，但它们又不能慢慢吸血，那样只会死得更惨。解决的策略就是从体内再排出一部分血液，顺便把尿也排出去，并通过排出的液体带走大量热能，以此为身体降温。不明真相的人看到这一幕时，还以为蚊子把自己肚子撑破了。

二，力学领域

壁虎可以在天花板上游走自如，就是利用了范德华力的结果。范德华力就像小型的万有引力，无处不在。可是范德华力只能在10纳米的距离内起作用，为此壁虎需要尽可能地将脚趾贴近墙壁，粘贴的面积越大，范德华力就越大。为此壁虎的脚掌进化出了复杂的肉垫，上面覆盖着层层褶皱，褶皱上长满了细细的纤毛，可以最大程度增加与墙壁的接触面积，提高了与墙壁之间的范德华力，足以把自己挂在墙壁上。

与此同时，壁虎的脚趾结构非常灵活，可以一点点弯曲收缩拉离墙壁。当所有脚趾都被拉起来时，它就可以离开墙壁了。整个过程速度非常快，壁虎因此可以抓住前方的昆虫。

三，流体领域

猫的嘴裂较大，不方便直接把嘴插在水里吸水，它们只能用舌头舔水。通过高速摄影机，研究人员拍下了清晰的猫喝水画面，通过慢放镜头发现，它们把舌头卷成了勺状，先用勺子背面在水面沾一下，然后飞速提起，利用内聚力将水拉起来，形成一根细长的连续水柱。在水柱被重力打散之前，猫的下巴迅速闭合，将水包在嘴内。由于每次吸到的水量有限，所以猫必须不断重复这个动作，甚至在一秒钟内舔水三四次，有时要花好几秒才能喝下一口水。如果不是水的内聚力，恐怕它们需要付出更大的努力才能解渴。

四，声学领域

动物要想感知声音信息，就需要敏锐的耳朵。但大象却可以用脚感知额外的声音信息。因为大象体型很大，吼叫声同样也很大，在叫声中还夹杂着一些次声波。当次声波冲击地面时，可以顺着地面继续传播，形成地震波。大象脚上长有厚厚的脂肪组织，其中分布着大量帕氏小体，那是感知轻微压力信号有专用器官。帕氏小体会将地震波信号通过神经传递给大脑，这样大象就用脚听到了远方的次声。

大象在聆听地震波时，往往会抬起一只脚，以便将体重均匀分布在其他三只脚上，导致三只脚承受的压力更大，对地震波更敏感。而且大象腿之间的距离很远，三只脚构成了典型的锐角三角形。大象可以利用三角测量原理，计算地震波传来的方向和距离。

五，电磁领域

花朵暴露在空气中，而空气中往往带有大量负电荷。当花朵携带了大量负电荷时，就会形成一个小小的电场，为蜜蜂提供了一个有效的线索。

蜜蜂的身体总是毛茸茸的，那正是本书名字的由来。细绒毛是探测电场的重要工具，蜜蜂能感受到绒毛的变化。越是靠近花朵，绒毛的静电感应就越明显，蜜蜂的感知就越强烈，那时它们就会知道，自己正在接近一朵花。

当蜜蜂在空中飞行时，绒毛会和空气摩擦而失去电子而带正电。当带正电的蜜蜂拜访带负电的花朵时，就会通过静电作用将花粉吸到身上来，同时中和了花朵的负电荷，进而影响花朵的电场强度。当蜜蜂发现一朵花的电场变弱时，就知道已经被其他蜜蜂采集过了，因此不必在这朵花上浪费时间，大大提高了采集花蜜的效率。

六，光学领域

澳大利亚有一种神奇的射水鱼，它们会悄悄潜伏在湖水中，如果发现猎物，就会出奇不意地从嘴里射出一道水柱，像子弹一样精确地射中猎物，甚至摆脱了光的折射的干扰，几乎百发百中，它们是怎么做到的呢？

原来射水鱼的眼睛与众不同。它们眼底的视网膜特别发达，在关键感区域，仅一平方毫米的范围内，就包含有五万多个感光细胞，比其他感光区域多出了十倍。如此密集的感光细胞，可以收集水面各个方向折射过来的光线，并通过对比消除折射干扰，得出准确的猎物位置。一旦锁定猎物，它们就不会轻易移动眼睛的位置，而是靠调节身体方位寻找最佳发射角度。一旦调节工作完成，它们就会射出一道强大的水柱，将猎物一击致命。 

许多动物都在各自擅长的物理领域取得了惊人的成绩。这本书的内容相当丰富，总计介绍了几十种动物物理学技巧，每种技巧之间不存在紧密的逻辑关系，就像是不同专业之间彼此隔阂一样，唯一的共同之处就是全都令人叹为观止。

书           名：毛茸茸的逻辑

作           者： [英]马丁·杜拉尼、[英]利兹·克拉弗

主    讲   人：史钧

主讲人简介：生物学博士，著有《其实你不懂进化论》、《疯狂人体进化史》等科普作品

主           播：刘波林

策 划  编 辑：陈聪明

总    编    辑：徐苑