血眼蜥蜴、喷毒眼镜蛇、射水鱼…人类不断模仿自然，制造精妙的工具

，从此你的世界多点科学~

仿生学旨在研究和模拟生物体的结构、功能、行为及其调控机制，为工程技术提供新的设计理念、工作原理和系统构成。在人类社会发展过程中，人类不断地模仿自然，制造精妙的工具，提升生产能力，例如：模仿座头鲸鳍上的凸起提高风力涡轮机的效率，模仿壁虎脚趾上的神奇“刚毛”产生一系列克服地球引力在垂直表面驻留的新技术发明等。

（详见科学家从大自然汲取了好多灵感，妙！）

回到自然界，这里的战斗往往是尖牙利爪间的较量，但也有一小部分生物进化出了远程体液攻击的招数——它们以奇诡方式将自身体液武器化，通过喷射强力甚至致命的液流，实现攻击或自卫。这些发现又将为人类开发新工具、研发新技术提供借鉴。

来自哈佛大学微型机器人实验室的生命系统物理学专家艾利欧·查利塔（Elio Challita）在研究号称“神射手”（sharpshooter）的昆虫叶蝉时，对自然界生物的液体喷射现象产生了浓厚兴趣。

查利塔发现，叶蝉拥有一套所谓“液滴超推进”（droplet superpropulsion）的技术，每使用一次该技能，喷射出一滴液滴排泄物。这种昆虫每天消耗的木质部汁液是其体重的300倍。（木质部汁液是一种含植物根、茎和叶中矿物质以及其他营养物质的水溶液。）为求最高效节能地排出废液，“神射手”会借助体内的一种弹射器克服液滴表面张力。

后来，查利塔和佐治亚理工学院巴姆拉实验室（Bhamla Lab）的科学家决定合作探究动物控制液体喷射的生物力学和流体动力学，希望能找到一些共性。

他们发现，许多生物在生存斗争中使用体液作为强有力武器。这些液体的喷射不受重力影响，也违背传统的捕食者-猎物策略。

上述研究团队不久前发表综述文章《自然界中的液体喷射》（Fluid Ejections in Nature）。美国科普媒体鹦鹉螺（Nautilus）编写出一份科普文章，介绍了眼镜蛇、射水鱼、角蜥蜴和放屁虫的喷射绝技。

喷毒眼镜蛇

眼镜蛇能极其精确地向敌人眼睛喷射毒液以抵御威胁——最远可喷射至近2米以外。它们通过中空的微型毒牙释放毒液，并且有能力快速调整毒液分布。

其中代表，喷毒眼镜蛇（spitting cobras）的毒液排放孔比那些不喷毒的种类更圆，因此其毒液向前的动力更大。此外，毒腺收缩也很重要。从毒液进入毒牙内孔道的进口到离开毒牙的出口，这一段毒液通道呈约90度的弯曲，这使蛇能更精确地控制毒液流动。

值得一提的是，红喷毒眼镜蛇（Naja pallida）能以平均每秒1.27毫升的速度喷射毒液。

射水鱼

射水鱼生活在红树林密布的淡水河口和溪流中。它们能从自己奇特的嘴中向外喷射水柱，捕食苍蝇、蜘蛛等陆生昆虫以及小蜥蜴。

射水鱼通过把骨质舌头抬高，与口腔上部的一个凹槽形成一条管道，然后将水流沿管道射出。喷射水柱能达到1.8米/秒的速度和400米/秒22。

射水鱼在成长和成熟过程中磨练水柱喷射技能，提高其速度和准确性。此外，它们还可以估计被水柱击中的猎物的轨迹，以便赶在其他捕食者到达前捕获目标。

血眼蜥蜴

角蜥：为何我眼里常射血水，因为捕食者们对我爱得深沉。

你没听错，角蜥能突然收缩眼睛周围静脉的肌肉，导致压力猛增，从而帮助眼睛喷射血液至近一米远处，而且这血液含有对狗、狼和郊狼等动物有毒的化学物质，可用以抵御掠食者。

放屁甲虫

放屁虫腹部后方的一个腔室里储存有氧化氢、对苯二酚和烷烃的溶液，另一个腔室则含过氧化物酶和过氧化氢酶的溶液。

当害怕受到蟾蜍等捕食者攻击时，它们会将两腔室中的物质混合，导致放热反应，产生达100摄氏度的高温。放屁虫能将这些沸腾的化学物质像脉冲射流一样喷出去，平均速度达约10米/秒，整个过程可持续约11毫秒。

此外，它们利用所谓“康达效应”（Coanda effect，指从孔口喷出的流体射流倾向于顺着相邻曲面流动）控制喷射方向。

资料来源：

The Animals That Turn Bodily Fluids into Weapons

《世界科学》杂志版在售中 欢迎订阅

月刊定价15元/期

全年订阅价180元

订阅方式一：

“杂志铺”订阅有折扣～

全国各地邮局订阅。邮发代号：4-263

订阅方式三：

机构订阅，请拨打

021-53300839；

021-53300838

推

荐

阅

读

应对突发灾难，演化了数十亿年的大自然用了啥招？

科学家从大自然汲取了好多灵感，妙！

狗病吃草，熊醒吃蒜，山羊受伤搽药膏……动物的自疗之道

动物“变形”以应对不断升高的气温，未来可能有大耳朵小飞象从头顶飞过