为什么昆虫可以做到那么高速的振动？
动物科学 / 动物营养 / 冷门问题收割者
很多虫豸能举起自身体重 20 倍以上的重物，好比犀牛甲虫。
有些则可以跳的很远。
这是因为它们的能量输出相对它们自身质量来说是很高的，输出能量的来历恰是肌肉。
那虫豸的肌肉和脊椎动物的有什么区别呢？
脊椎动物既有光滑状的，也有条纹状的。
而虫豸纷歧样的处所在于，它们所有的肌肉都是条纹状的，体内无真正的光滑肌，但条纹的数目转变很大。这些肌肉细胞堆积在了一路当作了肌肉见为，然后才形当作功能单元 -- 肌肉。
我们都知道虫豸是分节的动物，节肢动物的“节”就是这个意思。天然，它的肌肉系统也是分节的系统，并且各分节的肌肉有相似的摆列体例，所以虫豸的肌肉数目要比哺乳动物多。
虫豸的肌肉数目因种而异，好比蝗虫的肌肉约有 900 条[1]。
蝴蝶幼虫的肌肉约有 4000 条。比拟之下，人类大约只有 650 块肌肉，底子不敷比。
肌肉的力量和它的横切面当作正比，是以能被肌肉牵动的质量和肌肉体积当作正比。
因为虫豸肌肉系统的杠杆道理比人类肌肉有用，所以小型虫豸依靠肌肉完当作的一些机械动作能使人类瞠乎其后。
假若跳蚤和人体一样巨细，则它借助于侧板弹力弹跳的高度比人的弹跳要高 300 多米；
假若蚂蚁的体积和人体一样巨细的话，就可以拉走几吨重的物体。
当然，这些例子只是理论上的比力，因为体积带下是一个限制身分，所以不克不及理解当作已表白确有如斯潜力。
至于你想知道为什么不会有人那么大的蚂蚁，那是因为异速增加的缘故，详见我另一个回覆：
为什么片子中的巨兽不成能存在
虫豸肌肉的分类
它们的肌肉本家儿要分为 4 种类型[2]：
1、内脏肌 Visceral：内脏肌环绕着腔体的各类管道，发生定标的目的的波动或蠕动，以及鞭策物质从一处到另一处。
2、节部肌 Segmental：节部肌引起节段伸缩，有利于脱皮、气体互换、体压增添以及无足虫体的爬动。
3、附肢肌：附肢作为一个被动单元，是经由过程着生在背板、腹板上面且伸入基节的肌肉（附肢肌）进行的。虫体的每节勾当都是由前一节内的肌肉节制的。
4、飞翔肌 Flight：所有肌肉中，飞翔肌是最特色的，此中一种类型叫同步肌，神经每感动一次，它便发生一次缩短。因为同步肌（ muscles）[3]的限制而降低了翅的拍动速度，最大速度 30~30 次 / 秒，大都是 5~10 次 / 秒。
另一种类型叫异步肌（）[4]，高度特化虫豸如苍蝇中就有这种肌肉，它具有比同步肌更快的缩短节律。有些蚊子的同党拍动速度可达 500~1000 次 / 秒，这样高速发生的空气振动足以使人听到“嗡嗡嗡……”
恰是因为异步肌的存在，所以有些虫豸可以做到很是高的振翅频率。
异步肌具体而言是指在电刺激和机械缩短之间没有一对一关系的肌肉。 怎么理解这句话？就是这类肌肉的缩短机械频率弘远于活动神经元发出感动的频率，并且缩短频率和活动神经感动频率也不相关。 凡是环境下，机械缩短的速度比活动神经元发出的电旌旗灯号要大 10 个数目级[5]。
神经旌旗灯号不是直接节制异步肌的发生，而是使[Ca2 + ]维持在一个临界值以上，进行拉伸激活[6]。
固然它们在高频率下获得更大的力输出和更高的效率，但因为它们依靠于机械拉伸，应用规模有限。这些肌肉在 75% 的飞翔虫豸中都有发现，而且已经进化了 7-10 次。恰是进化，才使得异步肌在高缩短频率下具有高产力和高效率。
如斯快速的肌肉缩短当然耗损大量能量，一般每克肌肉的每小时耗量约为 1 千卡，这比人类体力活动所耗能量大 10~20 倍[7]。
当然能量来历于葡萄糖或质放，后者的能量效率很高，为前者的 8 倍，尤其是对于飞翔虫豸而言，脂肪是通用的物质。这些食物源供给必需能量占肌肉体细胞体积 40%的线粒体中进行，将 ADP 转换为 ATP[8]。
- 发表于 2019-08-06 23:33
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