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長(zhǎng)戟大兜蟲。圖片來(lái)源：Didier Descouens

每種犀金龜都有自己獨(dú)特的頭部結(jié)構(gòu)，以及不同的戰(zhàn)斗方式。其中，體型最大的長(zhǎng)戟大兜蟲（Dynastes hercules）擁有巨大的，從背上向下彎的角和一個(gè)從頭部彎向上的角。它看起來(lái)像一只離開(kāi)身體的螯，嗯，戰(zhàn)斗時(shí)也像——雄性用全身鉗著它們的對(duì)手，將它們從自己的枝杈上掀起來(lái)，并把它們?nèi)釉诘厣稀Ｋ梢耘e起850倍于自身重量的物體，曾保持著世界上最強(qiáng)的動(dòng)物的稱號(hào)，記錄直到最近才被其他動(dòng)物破掉。

麥卡洛發(fā)現(xiàn)這些角的形狀和結(jié)構(gòu)與每個(gè)甲蟲的戰(zhàn)斗風(fēng)格完美地結(jié)合在一起。每種角都能抵抗那種犀金龜在打斗時(shí)最常受到的力，但是如果換成其他的使用方式，角會(huì)有折斷或者彎曲的危險(xiǎn)。正如長(zhǎng)劍一樣，角的形態(tài)和功能也是相對(duì)應(yīng)的。

這些研究的結(jié)果很難經(jīng)過(guò)直接的實(shí)驗(yàn)證實(shí)的——你不能把一只犀金龜送到一個(gè)新的“道場(chǎng)”，訓(xùn)練它修習(xí)新的“武術(shù)”，再看看它表現(xiàn)如何。但是麥卡洛用一種叫有限元分析（finite element analysis , FEA）的技術(shù)做到了類似的事情。有限元分析是一種數(shù)碼碰撞測(cè)試，通過(guò)掃描物體建立一個(gè)三維立體虛擬模型，然后在這個(gè)物體上施加你所需的力。工程師們用這個(gè)技術(shù)模擬車輛和障礙物之間的碰撞。生物學(xué)家用它來(lái)模擬捕食者的顎和獵物之間的咬合沖擊。麥卡洛則用這個(gè)技術(shù)來(lái)模擬甲蟲之間的格斗。如果一種犀金龜用另一種犀金龜?shù)膽?zhàn)斗方式與對(duì)手格斗會(huì)發(fā)生什么？通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)，她能在電腦中觀察到結(jié)果。

結(jié)果是……角表現(xiàn)得很差。例如，如果你用一個(gè)扭曲力來(lái)對(duì)付雙叉犀金龜，它能很好地抵抗這個(gè)力——虛擬模型呈藍(lán)綠色，說(shuō)明角受到的機(jī)械應(yīng)力較小。但是要是用這個(gè)力對(duì)付其他兩個(gè)種類的甲蟲，虛擬模型會(huì)呈亮紅色甚至白色。在現(xiàn)實(shí)中，角可能就斷裂了。通過(guò)這三個(gè)例子，麥卡洛發(fā)現(xiàn)這些犀金龜實(shí)際使用角的方式，正是最不容易讓角斷裂或者彎曲的方式。

犀金龜角在按典型風(fēng)格戰(zhàn)斗時(shí)更強(qiáng)韌。A到I分別代表運(yùn)用有限元模型分析得到的雙叉犀金龜（A-C）、長(zhǎng)戟大兜蟲（D-F）、長(zhǎng)臂豎犀金龜（G-I）的角在承受垂直力（A/D/G）、水平力（B/E/H）和扭力（C/F/I）下的馮米斯應(yīng)力分布及最大壓力值。灰框圈出為每種犀金龜?shù)湫蛻?zhàn)斗方式下的情況。越暖色表示角受到的馮米斯應(yīng)力越大，即角斷裂的可能性越大。圖片來(lái)源：McCullough et al.

一些研究顯示，有角的哺乳動(dòng)物的格斗方式也和它們的頭部結(jié)構(gòu)相適應(yīng)：彎角的綿羊互相撞擊，短角的瞪羚互相刺戳，長(zhǎng)角的大羚羊互相角力。不過(guò)這些研究都沒(méi)有深入地驗(yàn)證這些情況下角是否都發(fā)揮了它最大的作用，又是否和其他技術(shù)相適應(yīng)。麥卡洛用她的虛擬碰撞測(cè)試來(lái)解決這些問(wèn)題。“測(cè)試的結(jié)果很直觀，也是支持這個(gè)假說(shuō)的第一手的直接證據(jù)。這些結(jié)果說(shuō)明我們也許能使用有限元分析技術(shù)來(lái)對(duì)動(dòng)物的武器多樣性進(jìn)行研究。”麥卡洛說(shuō)。

通過(guò)分析三種犀金龜?shù)膽?zhàn)斗，麥卡洛正確地預(yù)判了三種犀金龜?shù)慕堑臋M截面形狀。長(zhǎng)戟大兜蟲經(jīng)常用它們的角來(lái)抓取和舉起物體，所以角的橫截面是卵圓形的，垂直方向?qū)挾椒较蛘ｉL(zhǎng)臂豎犀金龜?shù)慕枪δ芎芏啵⑶倚枰挚箒?lái)自多方向的力，所以它的橫截面應(yīng)該是圓形的。雙叉犀金龜?shù)慕墙?jīng)常扭轉(zhuǎn)，U型或者三角形的橫截面更有利于它彎曲或者扭曲。實(shí)際上這三種甲蟲的角差不多就是長(zhǎng)成這樣的。從物體的功能與作用出發(fā)，你可以預(yù)測(cè)它的形狀。

編譯來(lái)源

National Geographic, Rhino Beetle Weapons Match Their Fighting Styles                                                                    本文版權(quán)屬于果殼網(wǎng)（guokr.com），轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。