酷炫动图(三十三):虫篇

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本期动图我们将继续欣赏虫子们的精彩世界,虫恐患者请谨慎观看。

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原理:想要在茂密的森林里融入背景环境,躲开捕食者的目光,伪装成树叶或者枯枝并不是唯一的选择。在这里,我们看到的就是一只在地衣中完美隐身的昆虫。

地衣,这类藻类和真菌的共生体,在森林里也是特别常见的景观。有时候,厚厚的地衣甚至改变了树皮和石头的样貌。在这种环境里,伪装成地衣不失为一个好选择。

模仿地衣的昆虫非常多,不管是螽斯,螳螂,竹节虫还是蛾子,都能找出一大把长得像地衣的种类。而动图中Markia属的地衣螽斯更是乔装打扮的佼佼者。和很多模仿地衣的昆虫不同,地衣螽斯模仿的不是常见的叶状地衣,而是胡须一样的松罗地衣。不仅腿部还原了地衣的模样,黑白花纹的身体也营造出“镂空感”,咋一眼看去,简直无法将它与背景分开。

录制者David Weller

盾击

原理:蜗牛的壳既是它们舒适的家,也是它们坚固的堡垒。当遇到危险时,蜗牛通常会立刻缩回壳里。不过,最近的一项研究表明,一些蜗牛还能把自己的壳作为武器来迎击敌人,动图展现的就是这一场面。

研究者们记录了两种蜗牛(Karaftohelix gainesiKaraftohelix selskii)面对它们的天敌——步甲时的反应。令人惊讶的是,蜗牛没有胆怯地缩回壳里,而是勇敢地挥舞起重重的壳迎击敌人。

这不禁让人想到了冷兵器时代的盾击招式。为防守而生的盾牌不仅可以被动抵御,还可以主动出击,在攻守之间灵活转换。看起来,蜗牛们也同样懂得这样的战术。

花絮:《国家地理》给这段原视频配上了迷之带感的击打音效,点这里可以欣赏配音版

录制者Yuta Morii, Larisa Prozorova & Satoshi Chiba

蝶之色

原理:当滴上挥发性溶剂异丙醇之后,原本带着金属光泽的蓝色蝴蝶翅膀变成了暗绿色。而等溶剂挥发之后,它又恢复了耀眼的蓝色,这体现了结构色的特点。这种色彩来自体表微观结构造成的干涉、衍射和散射等光学效应。溶剂填充到微结构的间隙,改变了空隙处的折射率,因此结构色的效果也会跟着改变。

蝴蝶鳞片上的微观结构示意图。在不同交界面上反射的光线会发生干涉,造成独特的色彩。左图来自:asknature.org,右图来自:sa.ylib.com

昆虫五彩缤纷的色彩主要有两个来源:化学色和结构色。比如常见的棉蝗,它的一身绿衣服就是化学色,死亡以后会变色。而甲虫和蝴蝶的鲜艳色彩——尤其是那些充满金属质感的颜色,则主要来自结构色。(更多阅读:蝴蝶的翅膀,到底有没有颜色?

花絮:和化学色不同,昆虫的结构色只要体表物理性质没有改变,就不会褪色。因此,吉丁虫或者闪蝶之类的昆虫在标本或工艺品制作中格外受人青睐。人们甚至会用拥有闪耀结构色的吉丁虫装饰礼服、制作首饰和装饰画。

装饰有吉丁虫鞘翅的19世纪服饰。

录制者Smarter Every Day 2

抽取蛛丝

原理:研究者正在从一只蜘蛛身上抽取蛛丝。想要抽蛛丝可比蚕丝麻烦得多,研究者得先用二氧化碳麻醉蜘蛛,然后小心地在不伤害蜘蛛的前提下将它仰面朝天固定住,再用镊子将蛛丝拉出固定在线轴上。据说,这样一次可以收获30~80米蛛丝。

虽然蛛丝拥有卓越的性能,但取蛛丝费时费力,而且蜘蛛饲养起来也很麻烦,不但吃活食还需要充足的“私人空间”以免同类相残。有些研究者正试图通过转基因的手段让蚕甚至羊生产蛛丝蛋白。但蛛丝蛋白只是蛛丝的基础材料,结构完整的蛛丝的专利权目前还牢牢握在蜘蛛手里。

所以也不要老说小蜘蛛是穷人靠变异了,他的蜘蛛丝科技含量也不低呢。

录制者OxfordSilkGroup

越过障碍

原理:当蚂蚁的搬运小队遇到乐高拦路会怎样?这不是熊孩子的恶作剧,而是严肃正经的科学研究。研究者们用不同形状的塑料积木充当道具,观察了蚁群面对障碍的应对方法。

研究者发现,当一队搬运食物的长角立毛蚁被乐高积木阻拦时,它们有两种应对策略。第一种是沿着积木走,一直走到积木边缘,自然就可以绕开障碍了。但如果障碍物的形状比较刁钻,四面封闭只留一个小口,蚂蚁在经过一段时间的尝试发现方案一失效之后,会“曲线救国”:往目的地反方向移动,跳出这个难对付的迷宫。

如果干脆用积木把搬运中的蚂蚁圈起来呢?虽然这种情况它们在自然中可能很少会碰到,但经过一通摸索以后,蚂蚁也能意识到自己身处围城的现状,干脆地放弃。

蚂蚁这种看起来像“群体智慧”一样的行为,在学术上称为self-organization(自组织)。和人类的集体协作不同,社会性昆虫的协作中不存在发号施令的个体;每个个体都对外界条件执行一套特定的反馈机制,在毫无统一组织的情况下出色地完成合作。出于这些特点,人工智能领域的研究者对它们的自组织机制尤其感兴趣。

录制者Helen F. McCreery et al.

噬尸之虫

原理:这个看起来有点像《木乃伊归来》的场景,其实是标本制作师利用皮蠹在处理标本。

皮蠹是典型的食腐昆虫,大群的皮蠹可以把动物软组织吃得一干二净,留下标本师想要的骨骼。在把骨头交给皮蠹前,标本上的皮肉还是得尽量手动多去掉一些,这样可以大大提高效率。看着或许有些可怕,但并不需要担心安全问题——皮蠹对活人可没有丝毫兴趣。

这种处理方式颇受骨骼标本制作者喜爱,但制作、收藏其他生物标本(比如昆虫标本)的人,对皮蠹就是大写的嫌弃了。如果一不留神,珍贵的标本就会被无差别地化为齑粉哦。

录制者Greg Schoneck

滚尸体的蜣螂

原理:滚粪球的蜣螂有的是,滚尸体的蜣螂似乎没那么常见。不过运气好的话,可能也会碰到上图中这样搬运小动物尸体的蜣螂。

其实腐肉也是蜣螂普遍爱吃的食物,用烂肉或者烂鱼虾做诱虫陷阱的话,采集到蜣螂是家常便饭了。

但要论处理整具尸体,葬甲比蜣螂更内行。葬甲会把小动物的尸体整个埋进土中,在地下把腐肉加工成肉丸养育后代。(点这里可以看一段葬甲埋耗子的视频

录制者TheWoundedKing

(编辑:窗敲雨)

拓展阅读

酷炫动图(二十六):昆虫篇

酷炫动图(三十二):机械加工篇

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