本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
即使是眼鏡蛇有時也需要自衛。
這些毒蛇透過向它們認定的敵人的眼睛裡噴射神經毒素或其他物質來阻止對手,這會引起劇烈的疼痛,有時甚至會導致失明。而且它們在擊中目標方面非常準確——即使目標經常是移動的,並且距離超過一米。
但是,當毒牙和毒液開口的大小保持不變時,眼鏡蛇如何如此擅長調整其毒液軌跡(通常直接從毒牙的開口處噴出)以適應不同的情況呢?
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馬薩諸塞大學洛厄爾分校物理治療系的布魯斯·揚是新研究的合著者,他在一份準備好的宣告中說:“基本的流體動力學原理會讓你認為流體的模式應該是固定的。”
為了找出答案,揚和他的同事們前往波恩大學動物學研究所霍斯特·布萊克曼充滿蛇的實驗室去挑逗一些眼鏡蛇。在穿戴好適當的防護裝備後,揚會見了其實驗夥伴:紅唾液眼鏡蛇 (Naja pallida)、黑頸唾液眼鏡蛇 (Naja nigricollis) 和黑白唾液眼鏡蛇 (Naja siamensis)。“我只是戴上護目鏡,眼鏡蛇就開始到處吐口水,”揚說。
他還頭部裝有加速計,他的人類同事使用高速影片拍攝眼鏡蛇吐口水,然後比較兩者的運動。研究結果於5月14日在《實驗生物學雜誌》上線上發表。
研究人員發現,眼鏡蛇不僅跟蹤了揚的頭部運動,而且似乎還預測了他的眼睛在當前時間之前200毫秒的位置。研究人員此前發現,目標頭部運動的突然變化通常會刺激蛇噴射毒液。正如研究人員在論文中指出的那樣,“在新動量開始時,可以認為未來運動最可能的方向(至少在毒液噴射所需的短時間內)是相同的方向。”
平均而言,在揚改變頭部運動方向後208毫秒,眼鏡蛇開始噴射毒液(作者指出,這是首次報道的爬行動物的反應時間,與人類相似)。
正如研究人員指出的那樣,“眼鏡蛇處於200毫秒的劣勢;除非眼鏡蛇補償其視覺反應時間,否則它將向目標200毫秒前所在的空間噴射毒液。”為了彌補這種滯後,眼鏡蛇在吐口水之前,會加速其頭部運動,“使眼鏡蛇能夠‘趕上’目標,”研究人員寫道。並且在大約在毒液投射開始前65毫秒,蛇會開始旋轉頭部,這種運動會一直持續到實際的吐口水過程中,從而使有毒液流覆蓋目標眼睛可能在不久的將來出現的機率平面。
“它可以預測我將要去哪裡,然後在那個區域形成毒液的模式,”揚說。
作者總結說,這些發現,連同快速的反應和高精度,表明比大多數爬行動物被認為擁有的神經處理水平更高。