小虾的小爪子像一样在水中加速

说到快速抽奖，很少有生物能胜过成年鳄虾(Alpheus heterochaelis)。他们只需点击弹簧加载的爪子即可击晕路过的鱼和敌人，该爪子喷射出高速射流撕裂水面，产生充满蒸汽的气泡(空化气泡)，然后内爆，产生灾难性的冲击波 - 伴随着尖锐的爆裂声和微小的闪光 - 使他们的对手丧失能力。

“我们无法用肉眼看到气泡，它发生得太快了，但我们可以听到气泡何时崩溃，”美国佐治亚理工学院的雅各布哈里森说。成年虾的爪子以高达30米的速度碰撞在一起−1整个过程在不到一毫秒的时间内结束。但是，在它们成长的哪个阶段，鳄虾会长出它们的毛发触发爪，它们什么时候能够喷射出可以撕裂水的射流，它们的表现与它们的父母相比如何?

作为希拉·帕特克(Sheila Patek)杜克大学实验室的研究生，哈里森成为开发鳄虾团的代理父母，并发现虾幼崽能够在水中加速上爪的速度与枪中的一样快，比他们的父母快20倍。他在《实验生物学杂志》上发表了他的发现，即捕虾幼鸟的爪子是水中加速最快的可重复使用的身体部位。

哈里森从美国北卡罗来纳州博福特附近的泥滩收集了四只携带卵的捕虾雌性，在孵化后培育虾幼崽，跟踪它们的生长，直到它们在 1 个月大左右开始折断爪子。

“我看不到它，但我开始听到它，”哈里森说，他在显微镜下以300，000帧的速度拍摄了年轻人的爪子咔嗒声。−1在 3 周的时间内捕捉甲壳类动物成熟时闪电般快速机动的每一个细节。“我不得不用牙签惹恼他们，这样他们就会折断，”他笑着说。在拍摄了280多个爪子快照后，哈里森开始煞费苦心地重建125个动作，以计算爪子撞击闭合时的加速度，使用的能量和产生水射流所需的功率。

令人难以置信的是，即使是最小的鳄虾——爪子只有1毫米长，重量只有0.03毫克——偶尔也会喷出一股水，产生爆炸性的空化气泡。“我完全欣喜若狂。这种折断虾大约有主食的长度，它可以移动得足够快，可以空化水，“哈里森说。当他计算出下爪关闭时，他惊讶地发现它的加速度达到了580，000m/s。2- 与一样快，比成人的爪子快~20倍 - 同时以超过1，500，000度/秒(250，000转/分)的速度旋转。

“对于可重复的水下运动，这是有记录的最快加速度，”哈里森说，尽管他解释说德古拉蚂蚁的下颚在空气中加速得更快，发射水母刺细胞在水中加速更快，但每次被触发时它们都会被破坏。

接下来，哈里森计算了产生如此令人印象深刻的爆炸所需的功率，它的肌肉为~65，000，000W/kg，远远超过了最强大的鸟类飞行肌肉的1200W/kg。只有弹射器，储存能量然后瞬间释放，才能产生如此爆炸性的水射流。

因此，鳄虾在孵化一个多月后就发展出将爪子合拢的能力，产生空化气泡，实现惊人的快速加速度，远远超过其父母的加速度。但哈里森怀疑，这些年轻人在形成空化气泡之前必须发射一些空白。

“幼鱼可能正在'练习'他们的击打，”他建议，并解释说，幼鸽可能需要锁定和装载几次才能建立起来，直到他们能够可靠地释放弹道空化水射流。

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