对于时常经历潮湿雨天的魔都住民来说,下雨已是见怪不怪的事情。但是你思考过一滴雨水有多大的力量吗?
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图源:pixbay
在山区,瓢泼而下的大雨有时候会引发山体滑坡,这是雨水汇聚造成的结果。
但分割开来,一个雨滴的力量是不容易感受到的。雨滴的重量很小,降落在植物上时,首先会被植物叶片接住,但雨滴不会伤害植物,我们能听到的只是一阵阵类似“雨打芭蕉”的声音。雨滴的力量会在宽厚叶片上消弭,叶片的轻微弹动会卸掉雨滴的势能,最后,雨滴一般会从叶尖滑落下去。但如果叶片“刚”一点,独自承受住一滴雨水从天而降的力量,把它完满地利用起来,那么这种力量就不止于“穿林打叶”了,甚至可以用来制造一场“命案”。这种神奇的事情就发生在东南亚的热带雨林,雨水最为充沛的地区之一。生活在此处的小猪笼草(Nepenthes gracilis)利用雨滴落下的力量帮助自己捕虫。猪笼草靠捕虫笼上的蜜来吸引昆虫(多数时候是蚂蚁)来取食,它们捕虫笼的笼口一般艳丽且有蜜、还打滑,沿着笼口取食的蚂蚁一不小心就滑下去送命了。但其实,笼盖也是猪笼草捕虫事业的辅助。捕虫笼的盖子不是捕虫器官,它是用来防雨的。毕竟在东南亚雨林内,雨水说来就来,倾盆而下的雨水会将笼内消化昆虫的消化液稀释,雨水灌满笼子的话,昆虫会随着雨水而爬走,猪笼草的笼子将毫无用处。因此,猪笼草笼盖的初始设计就是用来防雨的。笼盖就像一个平平的大棚盖,防雨也防晒,因为阳光也可能会稀释笼内的消化液体。但小猪笼草的笼盖可谓与众不同,它反客为主,变成了猪笼草捕虫生涯的主力武器。比起它的兄弟们来说,小猪笼草的笼子称得上十分小巧,它的笼口只有小小的一圈,看起来就不具备太大的捕虫与吸引的潜力,它把所有的重点都放在了笼盖这个不被其他猪笼草重视的武器上。与分布地相同的其它猪笼草相比,它的笼盖非常小,宽度与长度都只有将近四分之一,重量更是只有其它猪笼草的七分之一。它笼盖的末端也很短,几乎只有一小点与笼身相连,但它的笼盖不平,而是向上翻转着,翘起来。正是这种精巧的设计,使得笼盖在下雨的时候能够取得四两拔千金的效果。下雨之时,蚂蚁可能正在小猪笼草的笼盖的下面取食,因为笼盖下方有蜜,有时候甚至还可能在笼盖的下方避雨。但谁也不会想到,就是落下来的小小雨滴导致了“命案”的发生。小猪笼草轻薄而又稳固的笼盖,向上微微地弯曲着,像待飞的鸟。雨滴击中笼盖顶端时,将是笼盖“起飞”的时刻。一滴雨水落下来时,打击的力量将会引起小猪笼草笼盖的强烈振动,越靠近笼盖顶端的部位振动得越厉害。研究人员利用测振仪测得,在30毫秒内,小猪笼草的盖子顶端能达到的最快的一次振动频率,瞬间的运动速度能达到两米每秒。对于在顶端的蚂蚁来说,这简直是飞来横祸。几乎是一瞬间,蚂蚁被这种上下的振动所振飞,直直地掉入小猪笼草的笼子里。这种振动的力量甚至能把体型大得多的蝇类也振下来。当然,笼盖底下的微观设计也出了一把力。在小猪笼草小小的笼盖底下未震动时,蚂蚁尚且可以抓住它的笼盖来取食蜜,一旦笼盖发力,笼盖底下无数光滑的纳米级蜡质会发挥作用,让蚂蚁在受到扰动的瞬间无法抓住、吸附在蜡质上面。于是,等待蚂蚁的,只有落进消化液中了。当然,慢慢地(一秒内,也不是很慢),小猪笼草的笼子振幅会越来越小,最后又重新趋于静止,一切又处于蓄势待发的状态,等待下一次蚂蚁来临,等待下一次雨水的敲击。浪漫地想,小猪笼草的笼盖在那几秒内的振动可能会发出类似于琴弦的声音。如果加上一点想象力的话,它很有可能像演奏了一首乐曲,颇有些“羽扇纶巾,谈笑间樯橹灰飞烟灭”的气质。
实际上,这种提前蓄力等待敲击来震动的机制确实很像弦乐器的演奏原理。只不过,在大自然界,在猪笼草身上,敲击的是降落的雨,比起我们,雨确实是自然界恒久得多的演奏者,它几乎是永不停歇地在雨林中奏响乐章。当然,小猪笼草利用雨滴的力量也不是前无古人。虽然雨滴落下时,直径只有几毫米,因空气阻力的作用,落下时的速度最终稳定下来也只有约7m/s,但对于自然界来说,它却非常重要不少生物会利用雨滴的力量来帮助自己完成孢子的散布,或者利用雨滴来溅射出自己的种子。对于小猪笼草来说,出奇不意地利用雨滴迅速完成自己的“猎杀”任务,可能是雨滴在自然界最巧妙的用途了。而自然界演化出了这么多种猪笼草,它们带给我们的,绝对不止几种简单的捕猎方式而已。参考文献:
1. Bauer, Ulrike, et al. "Mechanism for rapid passive-dynamic prey capture in a pitcher plant." Proceedings of the National Academy of Sciences 112.43 (2015): 13384-13389.
2. Amador, Guillermo J., et al. "Splash-cup plants accelerate raindrops to disperse seeds." Journal of the Royal Society Interface 10.79 (2013): 20120880.
3. Bauer, Ulrike, et al. "With a flick of the lid: a novel trapping mechanism in Nepenthes gracilis pitcher plants." PloS one 7.6 (2012): e38951.
来源:上海自然博物馆
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编辑:观山不易
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