自从38亿年前，地球生物首次出现以来，各种生物不断向前发展。虽然大部分时候看上去都还算循规蹈矩，但也有生物进化出来了特殊技能，比如本篇文章的主人公——鼓虾。


潜艇最大的敌人——鼓虾

鼓虾体长一般为35—55毫米。体背面棕色或缘褐色。眼完全被头胸甲覆盖。它们的标志性特征是拥有一双极不对称的螯，其中那只惹眼的巨螯有时能长到身长的一半以上。它广泛分布在蓝星的各个海洋中。

鼓虾为科学家所关注，是在二战时期，二战时期，盟国海军在追踪纳粹潜艇时，遇到了一件怪事：他们的水下侦听设备总是受到一些劈里啪啦的噪音的干扰。经过科学家研究发现，对潜艇产生干扰的正是鼓虾。

科学家一开始以为是鼓虾的巨螯猛烈闭合产生的噪声，鼓虾发出的噪音可以高达200分贝，200分贝是一个什么样的概念呢？当声音达到125分贝时,已经开始让人觉得头疼，人类能够安全承受的声音是160分贝,一旦超过这个数字,你的耳膜可能已经破裂。

鼓虾噪声是声源级高、频带宽的冲激噪声，虾噪声是水生生物噪声中声源级最大的之一。成群的鼓虾能够形成相当强的噪音，足以对水下通讯、声制导武器以及潜艇产生干扰，让其无法准确追击目标，在二战时期至今，海底潜艇的声纳系统所受到的最主要的干扰就来自于鼓虾，可以说，鼓虾是唯一能对刚潜艇并且造成实质性影响的生物。



在2000年前后，高速摄像机技术快速进步，荷兰特温特大学应用物理教授Lohse的研究团队通过对鼓虾的高速影像和水中的声波信号分享，发现鼓虾的噪音并不是产生自鼓虾的巨螯猛烈闭合。



鼓虾如何发射高温激波炮

鼓虾的巨螯的足指上面有一个“活塞”，活塞刚好可以嵌入螯足上面的孔洞里。在螯足强大的肌肉驱动下，鼓虾能够用极其快的速度闭合它的大螯并向前方射出一股水柱，这道水柱的速度可以高达每小时100公里！这样快速的水流使压力急速降低并形成空穴现象（Cavitation），在水中形成一个低压空化气泡。当气泡破裂的时候，能够产生高达200分贝的响声。

所以我们听到鼓虾发出的响声正是气泡破裂产生的，而不是大螯闭合敲击出的响声。

科学家发现，人类想要的激光武器早已在这种生物上实现，这些低压空化气泡因为压差的作用快速坍缩，会使空化气泡内的水蒸气和空气体积急剧压缩，在坍缩到最小体积的瞬间（纳秒级别）产生极高的压力和温度，可以达到8,000 K（7,700°C）。相比之下，太阳的表面温度估计约为5,772 K（5,500°C）。甚至产生激波和大量的光子，鼓虾利用空穴现象产生的激波可以击晕像小鱼、小虾这样的猎物，有时候甚至能将猎物直接击毙，鼓虾释放的高温激波炮甚至将结实的鱼缸震出了裂缝。


超高速摄影显示鼓虾的巨螯可以在0.65毫秒内闭合，这也是为什么之前一直科学家没有发现鼓虾会释放高温激波炮原因。

鼓虾经常利用自己的技能来捕食，它们通常位于隐蔽的地方，例如洞穴。然后，虾向外伸出触角，以确定是否有鱼类通过。一旦感觉到动静，鼓虾就会释放高温激波炮，使猎物震惊。然后虾将其拉到洞穴中并以其为食。



除此之外，鼓虾还会利用这一强大武器进行防御、交流以及在珊瑚礁上建造藏身之所。它们在生物进化过程中，已经将这种高温激波炮开发到了极致。

因为巨螯对鼓虾具有很重要的意义，当巨螯失去后，断肢会再生成较小的螯足，原先较小的螯足则会生长成新的螯。


鼓虾螯足的意义

一个典型的鼓虾巨螯主要由四部分构成：螯锤、螯塞、螯槽以及和倒数第二关节连接的螯节。其中螯锤与螯塞部分是主要的活动部分。鼓虾的高温激波炮在发射前，会先将巨螯张开到一定角度，然后通过肌肉控制触发螯锤快速闭合，同时螯塞快速进入螯槽，迫使螯槽内的水从螯槽的射流通道快速排出。



研究夹螯结构对射流的聚焦机理和影响规律，对于探索空化效应、研发仿生空化装置等具有重要的意义。比如针对枪虾大鳌的运动形态,本文结合压电叠堆与柔性铰链的优点,提出一种新型基于压电驱动的仿枪虾式单口射流泵。该射流泵具有结构简单、工作稳定、噪音小等优点。通过较为系统的设计、优化及实验研究,实现了流体的喷射及水下微小机构的推进。



除此之外，对于鼓虾的螯足研究可以仿造其机械结构制造新的武器，比如吉林大学教授李如意教授曾根据鼓虾的夹螯结构，制作仿生枪虾，具有体积小,运动灵活,不易被察觉的特点，在战争中很好地分担了"蛙人"的作战压力。

可以说，作为首次利用空化现象作为进攻或防御武器的生物，鼓虾还有许多的未知等待我们去探索。


                                        
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