有一種生物，它擁有人類記錄中世界上最快的攻擊速度，連奔跑速度高達(dá)30.56m/s的獵豹，以及游泳速度高達(dá)36.11m/s的劍魚都無法望其項(xiàng)背。

你能猜到這是哪種生物嗎？

白蟻可謂是一種非常神奇的生物，與螞蟻、蜜蜂一樣，它們同樣是一種社會(huì)性昆蟲，無數(shù)白蟻組成的白蟻?zhàn)迦嚎梢哉宫F(xiàn)出超乎想象的智慧，我們?nèi)祟惖目茖W(xué)家也可以從白蟻身上學(xué)到很多知識(shí)。

例如，一個(gè)白蟻家族就是一個(gè)天分很高的建筑師和園藝師，它們建造的蟻穴結(jié)構(gòu)精巧，同時(shí)在蟻穴內(nèi)培養(yǎng)了大量真菌微生物“農(nóng)場(chǎng)”。蟻穴內(nèi)部合理的空氣流通設(shè)計(jì)可以保證這些農(nóng)場(chǎng)所需要的恒溫恒濕的條件。

非洲公路邊的白蟻巢（圖源見水?。?/p>

白蟻巢中生長的真菌（圖源見水印）

這不，最近人們又發(fā)現(xiàn)，白蟻不僅上過建筑、化學(xué)等方面的課程，還是物理學(xué)課堂上的優(yōu)等生呢！白蟻家族的其中一員——新渡戶歪白蟻，就憑借一種巧妙的方式，成功地摘得了世界上最快攻擊速度的桂冠！

首先，讓我們來認(rèn)識(shí)一下新渡戶歪白蟻（Pericapritermes nitobei）：

新渡戶歪白蟻家族（圖源：臺(tái)灣省國立中興大學(xué)）

兵蟻（圖源：維基百科）

兵蟻的頭部形態(tài)（圖源：臺(tái)灣省國立中興大學(xué)）

新渡戶歪白蟻是我國臺(tái)灣省的原生物種，其兵蟻有著一對(duì)猙獰的大顎，其中右側(cè)大顎稍短，左側(cè)大顎稍長，并處于一種顯著的扭曲形態(tài)。

可不要小瞧這對(duì)看似畸形的大顎哦！2020年，來自我國臺(tái)灣省的科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，這雙大顎可實(shí)現(xiàn)高達(dá)131.94m/s的攻擊速度，一舉超越了前任最快攻擊速度紀(jì)錄保持者——卡米拉迷猛蟻（這是一種螞蟻哦，不是白蟻）的111m/s。

作為對(duì)比，我國高鐵目前的最快速度也僅僅為105.56m/s。

新渡戶歪白蟻的天敵是螞蟻。當(dāng)種群受到螞蟻的威脅時(shí)，新渡戶歪白蟻的兵蟻便揮舞著猙獰的大顎來保衛(wèi)它們的伙伴。

在我們的普遍觀念中，具有大顎的昆蟲，例如鍬甲等，一般是通過撕咬的方式來攻擊獵物或敵人。

一種鍬甲（圖源見水?。?/p>

但是科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，機(jī)智的新渡戶歪白蟻卻反其道而行之，利用機(jī)械能的轉(zhuǎn)化原理來大大提高攻擊速度。

在這里，我們先復(fù)習(xí)一下有關(guān)機(jī)械能轉(zhuǎn)化的知識(shí)（人教版八年級(jí)物理上冊(cè)）：

準(zhǔn)備好相關(guān)知識(shí)后，我們?cè)俜祷?ldquo;戰(zhàn)斗”現(xiàn)場(chǎng)，觀察新渡戶歪白蟻兵蟻的攻擊方式。

潛藏的兵蟻發(fā)出了致命一擊（圖源：臺(tái)灣省國立中興大學(xué)）

大顎攻擊過程的慢動(dòng)作（圖源：臺(tái)灣省國立中興大學(xué)）

在發(fā)起攻擊時(shí)，兵蟻用右側(cè)的大顎緊緊地?cái)D壓左側(cè)的大顎，使得左側(cè)大顎發(fā)生劇烈的變形，就像是被壓縮的彈簧一樣，儲(chǔ)存了大量的彈性勢(shì)能。此時(shí)，左右兩側(cè)的大顎僅僅憑借相互之間的靜摩擦力來保持相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)左側(cè)大顎變形到一定程度，突破了最大靜摩擦力的限制之后，兩只大顎之間便發(fā)生了 “打滑”現(xiàn)象。極度變形的左側(cè)大顎內(nèi)部所存儲(chǔ)的彈性勢(shì)能在一瞬間轉(zhuǎn)化為強(qiáng)烈的動(dòng)能，從而使其猶如子彈一般猛地彈了出去，最終實(shí)現(xiàn)針對(duì)目標(biāo)的致命打擊。

在研究過程中科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，由于大顎的彈出速度非常快，即使是高速攝影儀也無法捕捉到大顎彈出過程的清晰畫面。為了準(zhǔn)確地測(cè)量大顎的彈出速度，科學(xué)家們進(jìn)行了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：讓兵蟻用大顎攻擊一粒已知質(zhì)量的鋼珠。

兵蟻攻擊鋼珠實(shí)驗(yàn)（圖源：臺(tái)灣省國立中興大學(xué)）

攻擊鋼珠的過程（圖源：臺(tái)灣省國立中興大學(xué)）

我們已經(jīng)知道，大顎彎曲所存儲(chǔ)的彈性勢(shì)能可以轉(zhuǎn)化成劇烈的動(dòng)能。那么在上述攻擊鋼珠的過程中，大顎的動(dòng)能又通過哪些能量形式耗散掉了呢？讓我們來捋一捋：

1.鋼珠發(fā)生了運(yùn)動(dòng)——鋼珠的動(dòng)能（直線運(yùn)動(dòng)）；

2.兵蟻?zhàn)陨碛捎诤笞Χl(fā)生了運(yùn)動(dòng)——兵蟻的動(dòng)能（既包括直線運(yùn)動(dòng)又包括旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）；

3.克服各種摩擦力還消耗了一小部分動(dòng)能。

假如我們忽略掉克服摩擦力所消耗的能量，那么根據(jù)能量守恒原理，就可以列出以下公式：

鋼珠以及白蟻的運(yùn)動(dòng)速度不快，很容易通過測(cè)量獲得。這樣，科學(xué)家們就通過能量守恒原理推算出大顎的實(shí)際攻擊速度。

實(shí)際上，這種擠壓彈出式攻擊方法并非新渡戶歪白蟻的專利。上一任的攻擊速度世界冠軍——卡米拉迷蟻（Mystrium camillae）同樣采用的是這種攻擊方法。

卡米拉迷蟻的攻擊方式（圖源：Marc A. Seid et al.）

只不過，它的左右大顎是對(duì)稱的，也沒有出現(xiàn)近乎畸形的形狀。由此可見，正是由于演化出了一對(duì)形狀奇特的大顎，新渡戶歪白蟻才可以成功地成為新一任世界冠軍。

現(xiàn)在，我們來復(fù)習(xí)一下：

1.機(jī)械能轉(zhuǎn)化原理：無論是卡米拉迷猛蟻還是新渡戶歪白蟻，他們都通過一種大顎擠壓彈出的方式來實(shí)現(xiàn)超快的攻擊速度。在這個(gè)過程中，強(qiáng)健有力的大顎通過變形將彈性勢(shì)能瞬間轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)敵人的致命一擊。

2.能量守恒原理：科學(xué)家們?cè)谘芯窟^程中，采用了能量守恒的原理，間接地測(cè)量出了新渡戶歪白蟻的攻擊速度。

這些知識(shí)來自于人教版八年級(jí)物理下冊(cè)第十一章第四節(jié)（機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化）以及九年級(jí)物理第十四章第三節(jié)（能量的轉(zhuǎn)化和守恒），同學(xué)們要好好學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)哦！

參考資料：

[1] 澎湃新聞, “白蟻危害”調(diào)查報(bào)告：四川174個(gè)古鎮(zhèn)有112個(gè)正遭侵襲, https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_9554178,2020.

[2] Kuan, K., Chiu, C., Shih, M. et al. Termite’s Twisted Mandible Presents Fast, Powerful, and Precise Strikes. Sci Rep 10, 9462 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-66294-1

[3] 八年級(jí)物理下冊(cè)，義務(wù)教育教科書，人民教育出版社

[4] 九年級(jí)物理，義務(wù)教育教科書，人民教育出版社

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的世界上最快的攻击速度：猎豹、高铁都不如小小的它的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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