你能從蚊子這種生死仇敵的身上,學到點什麼?我思索了一下,除了先下手為強、斬草需要除根這些道理外, 感覺也沒什麼別的了。
(昆蟲恐懼警告,文中會出現一些昆蟲圖片)
但科學家卻不同,他們盯上了蚊子的吸血技巧,並想學以致用,而這就是今天要講的紀錄片——
《科技蟲生》。
學習是人類引以為傲的天賦,但學到蚊子身上也算是少見,不過隨著科技的發展,人們認識世界的眼光也逐漸不同,而這部紀錄片正是為大家展示了人類是如何從昆蟲那裡偷師學藝的。
例如蚊子這種生物雖然令人討厭,但也算是有一項「絕技」。
它們在吸血的時候需要刺破我們的皮膚,但這一過程卻能讓你毫不知情,往往事後開始癢了才能發覺。
所以,這是怎麼做到的?
先來了解一下蚊子的吸血日常。一隻蚊子趁人不備,溜達到了目標的皮膚上,接著插入針管狀的口器並深入皮膚,不斷探索,尋找食物:
找到後開始吸血,血液會順著口器進入蚊子腹部,吃飽後它會收起作案工具,然後瀟灑撤退:
而這一過程之所以能夠讓受害者毫無察覺,在常見的解釋中,有兩個原因。
一個是因為蚊子的作案工具不僅鋒利而且細小,另一個是在叮咬時它會分泌特殊物質,不僅可以防止血液凝結,而且還能夠麻痺我們感受到它在作案。
但這部紀錄片提到了另一種可能,那就是蚊子具備獨特的「打針」技巧。
這種技巧被認為來自蚊子口器中的下顎,也就是兩個外部帶有鋸齒狀邊緣的部分,它們就像是兩把手術刀
同時據紀錄片觀察觀察,蚊子在吸血時,這兩個部分會輪流刺入皮膚, 可以幫助蚊子把吸血用的工具向深處推進。
這個畫面可以對比打針。打針時每個人都很痛,這是因為針頭在進入皮膚後,皮膚會跟著產生擠壓,然後刺激到神經,出現疼痛感。
而蚊子的口器很薄,本身就不容易觸碰到神經,與此同時,它還會在刺入皮膚時,先鑽一個小洞,再讓帶鋸齒的下顎先進入皮膚,減少擠壓,也就做到了「神不知鬼不覺」。
簡單來說,蚊子在吸血時用了一套精妙的微操。
了解完這些後,不難讓人產生聯想,針頭如果也這樣設計,是不是打針就不痛了?
確實就有學者根據蚊子的這種能力,搞出了一種「無痛注射器」。
這種注射器的針頭很小,長2毫米,厚0.1毫米:
而且和蚊子的裝備相同,它的外部也有鋸齒邊緣。
操作也像是開了「寫輪眼」,和蚊子的動作一模一樣,鋸齒會精細的輪流刺入皮膚,減少皮膚對它的感知。
據了解,這種注射器材將會有助於 血液檢測, 在無痛的情況下抽取少量血液。
嗯...抽血?說來說去,仿佛它是個機械版的蚊子。
除了蚊子, 《科技蟲生》還介紹了 人類如何向蜻蜓學習本領。
紀錄片中介紹的蜻蜓絕技,是它的飛行技巧,它被認為昆蟲界的王牌飛行員,技術甚至可以媲美鳥類。
能在空中翻滾,也能瞬間急轉彎。
而最讓科學家好奇的,是它們的滑翔能力。它可以在風力極為微小的情況下,完成優雅的飛行動作,翅膀動都不用動一下:
而這被認為是蜻蜓翅膀的功勞。它的翅膀構造複雜,而且很脆弱,當然也很輕薄,僅有0.003釐米厚:
最特別的是,其實蜻蜓的翅膀是崎嶇不平的,而這也被認為是它擁有超高飛行技巧的關鍵。
在風洞測試中,研究人員 通過煙霧流動的軌跡發現,這種不規則的翅膀可以讓氣流在翅膀的上下兩側產生明顯的變化,而此時的風速僅為 2米每秒:
這種變化明顯和機翼很相似,機翼的流線型有利於切割氣流,讓上方氣流加速,也就導致上方氣壓變小,從而產生升力。
為了進一步驗證蜻蜓翅膀的原理, 研究人員用模型將翅膀放大了10倍,然後放入流動的水中,觀察水的流速變化。
然後大家發現,在一定的角度下,翅膀的凹陷處形成了轉動的小漩渦:
而這種漩渦,能夠讓水加速流動:
所以順著這些結果猜測,蜻蜓利用翅膀的不規則凹陷,在飛行時調整角度,只需要遇到微風,就可以讓翅膀形成微小的氣旋,像飛機一樣增加自己浮力,然後完成滑翔動作:
也就是說,它將風力運用到了極致,大自然的進化真是精算到了每一個細微的步驟。
所以,你以為人類跟著蜻蜓學了飛行技巧?
並不是,而是利用這種結構,研究出了一種風力渦輪機, 在風力微弱時,機器依然可以運作。
它的扇葉正是受到蜻蜓翅膀的啟發,也是不規則的:
據說在風速僅有0.05米每秒時,依然可以保持轉動。而這個設計被認為可以應用到風力發電上,為未來的能源問題帶來新的解決思路。
人類還可以從昆蟲身上學到多少東西?在這部記錄片的微觀視角下,不起眼的昆蟲展示出了它們驚人的能力。隨著技術的發展,這些大自然中的奇妙現象,將幫助我們進一步探索未知的世界。
像是蟬翼的防水功能:
蠶絲的堅韌:
蚊子的邊吃邊「拉」——算了,這個就別學了。