教育培训 > 为什么地球上没能进化出来能喷火的生物?

为什么地球上没能进化出来能喷火的生物?

2020-09-29 20:01阅读(63)

为什么地球上没能进化出来能喷火的生物?:因为地球上所有生物都是碳基生物,而所有碳基生物都有一个共同点——比较易燃。咱们身上没有能“阻燃”的材料,所以用

1

因为地球上所有生物都是碳基生物,而所有碳基生物都有一个共同点——比较易燃。咱们身上没有能“阻燃”的材料,所以用高温的火焰攻击对手,其结果多半是同归于尽吧??

再说了,动物身上最易燃的可喷射成分是脂肪,这东西在自然界太宝贵了,属于“战略性储备资源”,哪能随随便便往外喷呀。

直接喷火的是没有,不过用高温作为攻击手段的动物倒是有一种,它就是小小的射炮步甲。要我说,这种小虫子的攻击方式比直接喷火还要狠。

图:射炮步甲。

射炮步甲的独门武功。

射炮步甲,虫如其名。别看身长只有一厘米,却在尾部装有一门“近程火炮”。

受到侵扰时,射炮步甲会呆在原地,扭转尾尖“瞄准”敌人后爆炸式开火,以每秒500到1000次的频率朝敌人喷射高温、奇臭、腐蚀性的酸液(过热蒸汽),温度可以超过100度。

图:正在开火的射炮步甲。

高温酸雾喷射到敌人身上后,液体中含有的多种化学物质会继续发生反应,不断产生高温。加上强酸性的腐蚀作用,体形相当的对手根本没有还手的机会,直接就熟了。即使是人类这么大的动物,被喷一下也会刺痛难忍,以后见着射炮步甲就想绕道走。

图:这哥们儿应该挺疼的吧?

火焰只是高温,而射炮步甲的攻击将高温、毒剂、腐蚀三种攻击揉合到了一起,是不是比喷火还狠?

它们是怎么喷射的?又是如何避免自己被腐蚀、被煮熟的?

射炮步甲的“大炮”分3个部分:两个独立的“储罐”和一个“混合反应室”。在平时,两个储罐一个存放过氧化氢,另一个存放对苯二酚,两者见不着面,温度等于环境温度,也几乎没有腐蚀性。这两种化学物质一旦被排入“混合反应室”,互相接触就会发生剧烈的化学反应,生成名为苯醌的腐蚀性过热蒸汽喷雾(也有学者认为两种物质一直在反应室中混合着,需要射炮步甲分泌一种催化剂才会发生爆炸)。

图:其实挺萌的哈。

它们自己不被伤害,是因为这种化学反应有一多半是在射炮步甲体外(敌人体表)进行的,射炮步甲自己也有充足的防护措施。它们腹部内的“反应室”和尾端喷管都很厚实——比背部的鞘翅厚得多,可以帮它们抵抗化学反应造成的高温和高压。另外它们的体表外骨骼也是“增强型”的,厚实而致密,即使少量液体喷到自己身上也不会造成什么损伤。

据观察,一只射炮步甲可以以两三秒的间隔连续“开火”20次,弹药储备好充足啊!一把加特林,20箱子弹,惹不起惹不起……

如有谬误,烦请指正。欢迎喜欢科学的朋友们关注:纯野生科学家。专业化繁为简,每天分享通俗易懂的科学小知识。

2

能喷火的生物,大家往往就想到了龙,我们都知道龙是神话传说中的生物,并非真实存在,不过我们对龙会喷火的技能比较好奇,于是我们幻想,为什么自然界就不能进化出会喷火的生物呢?

生物的演化是一个很有意思的事情,非常精妙,有能放电的电鳗,有能喷射臭液的臭鼬,还有更厉害的,为了防卫,居然可以让自己爆炸,它有一个响亮的称号,名为爆炸蚂蚁。可以看到,无论是放电还是喷射臭液,为的是什么?为的就是保护自己,为的就是生存下去,对于自然界中的生物来说,生存才是第一要事,这些本领都是它们的防御技能,很幸运,它们的进化树都点亮了此项技能。

别的生物进化出这样的本领是为了防御,那进化出喷火的本领又是为了啥?

如果说它是防御技能的话,喷火的代价太高昂了,就像是游戏内的角色放了一个大招一样,很可能用一次就虚脱了,如果说它是进攻技能的话,道理也是一样的,喷火所消耗的能量很可能大于它此次捕猎所获得的能量,这不是白打工吗?难道进化出坚硬的爪牙不香吗?

道理是这个道理,但是我还是想问,喷火的生物在生物学上到底有没有存在的可能性?

你别说,还真可能有。在你看到下面即将介绍的这种昆虫后,你就会相信,会喷火的生物可能真的会在过去与未来存在。

前面提到了爆炸蚂蚁,爆炸蚂蚁分布于泰国、马来西亚等地,它有一个绝招,当面临死亡的威胁时,它的腹部会猛烈的收缩,然后“嘭”的一声爆裂,将体内带有腐蚀性与刺激性的物质喷射出来,吓退来犯之敌,这个大招只有在面临生死存亡的时候才会使用。

如果说爆炸蚂蚁是昆虫界的“爆破鬼才”的话,那接下来的这个就是昆虫界的“炮兵”。

射炮步甲

射炮步甲是步甲科生物学分类下的生物,人们又称它是“气步甲”、“炮弹甲虫”、“投弹手甲虫”等。这种昆虫体型很小,比蚂蚁大不了多少,蚂蚁有时候还会挑衅它。射炮步甲体长5-13mm,体宽5-5.5mm,个头很小。

射炮步甲含有可分泌对苯二酚与过氧化氢的腺体,腺体分泌的溶液会被储存在储存室里,当射炮步甲感受到威胁时,储存室里的溶液会被注入到反应室中,经过相关酶类的催化,在反应室里进行一系列的化学反应,过氧化氢被分解释放出氧气,氧气氧化对苯二酚生成对苯醌,另外,在射炮步甲的储存室里不仅有过氧化氢与对苯二酚,还有10%的烷烃。

当射炮步甲感受到来自于外界的威胁时,反应室里的化学混合物会高速的喷射出来,能量转化为热能,部分转化为喷射的动能,喷射出来的混合物局部温度可达100摄氏度,且伴随着对苯醌带来的浓烈的刺激性气味,那些威胁者将望风而逃。

虽然射炮步甲喷出来的不是火,只是高温带有刺激性气味的混合气体,但是从另一个角度看,既然生物的进化已经达到了这一步了,再进一步也不是不可能的吧,如果有生物具备射炮步甲相似的结构,腺体分泌的是可燃的化学物质,如果在喷射口加上一个静电,这不就得了吗?

在自然界中,具有放电能力的生物有电鳗、电鲶、电鳐等,就不用它具备放电流的能力了,具备像打火机那样的能力,我想也就可以了。

所以说,生物具有喷火的本领在生物学上是可能的,就看进化技能树上会不会点亮这项技能了,纵观自然界,会喷火的生物还真的没有,可能在多少万年之后会出现,不过就算是这种生物真的出现了,也不会长远,就像我开头说的那样,会喷火这项技能实在是太鸡肋了,无实际用处,且耗能很大,得不偿失,你看自然界中就没有这样的生物吧,也说明了这一点。

3

地球曾经进化出几批会喷火的动物。

第一批名字叫三叶喷火螺,因气候变化海洋减少,栖息地拥挤,争夺领地越演越烈,某次大规模冲突中,引起全球性群体活动,所有喷火螺一齐喷火,水温急升,海洋所有生物被一锅,这是地球第一次生物大灭绝事件。

第二批会喷火的叫小鳄三盾虫,后期繁衍太多雄多雌少为争夺配偶大打出手互相喷火,引起全球性火灾,这是第二次生物大灭绝事件。

第三批会喷火的动物叫尖喙三趾鸟,后期为争夺食物大打出手,互相喷火,引起全球性火灾,烧毁一切植物,连累大霸主恐龙也一齐灭亡,这就是第三次生物大灭绝事件。

4

这问题提的太有思想和深度了,值得好好探讨探讨,目前学届经过科学的研究,广泛的共识是因为进化出能撒尿的生物太多了,你喷火就被呲灭了,所以没用,在生物进化过程中这项技能自然就衰退了。

5

因为喷火需要相应的器官和防止烧伤自己的组织性状,这需要付出一部分体重和消耗能量维持,那么喷火这项生理功能对该生物的生活要有用,无论是捕食、自卫还是求偶。

捕食的话,是什么食物烧了也能吃?

自卫的话,它的天敌是什么以至于需要喷火?

求偶的话,为什么要用这种奇怪的方式?

人类之中有一些魔术师、杂耍艺人等会用可燃物表演喷火(使口中喷出的燃料雾经过明火而产生羽流或火焰),那不是生理功能的一部分。除人类外没有喷射肉眼可见的真正等离子焰的现存物种。化石记录里也没有找到疑似具有这样的功能的物种。

口中喷火的吉尼斯世界纪录保持者 弗雷德里克·卡尔松 表演“龙息”

在人类之外,与喷火沾边的地球生物有:

用过氧化氢和对苯二酚喷出100摄氏度有毒液体的放屁虫[1],

在水下打出高温空泡的鼓虾,

吐出介形虫的荧光素与荧光素酶混合产生的冷光的暗色天竺鲷。

点燃草和干木头需要约200~300摄氏度,在100摄氏度的液体已经可以自卫的情况下,生物缺乏演化出那么高温度的可能点燃周围物体进而损伤自己的喷射物的可能性。

鼓虾制造的高温局限于水下的极小体积内,打中常规的可燃物也不会点燃。它这样就足够捕食了,缺乏演化出手提式火焰喷射器的可能性。

尼德兰屯特大学研究人员利用每秒可连续拍摄40000次的高速照相机观察鼓虾Alpheus heterochaelis的活动。研究人员发现鼓虾闭合巨螯会产生一道高速的喷射水流,形成空穴现象造出低压气泡,气泡崩裂时可产生高达200分贝的音量,足以震碎玻璃及杀死1.8米内的小鱼。这气泡在崩裂的时候会产生声致发光(即气泡在水中发生内向爆炸,产生光及高温),他们将这种鼓虾的声致发光命名为“虾光现象”(shrimpoluminescence)[2]。

鼓虾产生的气泡被迅速压缩,热力无处消散,使气泡内的温度可激增至4700摄氏度,产生持续数纳秒的亮光。这光用肉眼无法看到,只是冲击波的副产品,但这是首次发现动物利用这方式发光。

鼓虾闭合巨螯产生空穴的连环图

暗色天竺鲷喷出的发光物并不发出多少热量,也不是它自己的生理功能,与人类的喷火表演有相似之处,不过这不是表演而是介形虫的防御机制,小鱼为避免食物在体内发光引来更大的捕食者而将其吐出。

使用生物发光来求偶的生物,靠光的亮度、颜色、形态、明暗变化等就足够了,没有演化出火焰的。

放射化学物质来求偶的生物更没有必要把这些化学物质点燃。

6

说起喷火的生物,第一时间联想到的就是龙,看过《权利的游戏》的朋友都知道,龙妈就有3条会喷火的龙,西方的龙和东方的龙还是略有差别的,且不论外形,就以技能来说,东方大部分龙是喷水的。

然而,无论是东方龙还是西方龙,在现实生活中,它们都不存在的,那地球上还存在其他喷火的生物吗?

先来看两种大家公认有“喷火”能力的动物:

1、没有明火的“射炮步甲”

这是一种小型的甲虫,身长不足1cm,却有一项名字里提到的独门绝技“射炮”。

当它遇到危险的时候,在尾部会分泌出一种非常难闻的液体,并会发出“砰”的类似发射的声音。分泌的液体具有一定的腐蚀性,且温度极高,高达100摄氏度,一遇到空气就会汽化,因此也就有了“放屁甲虫”的戏称。

高温和强腐蚀的液体,几乎没有其他生物能忍受,射炮步甲就用这种策略来保护自己。

然而如此高温的液体,是如何产生的呢?显然作为凡肉之躯的甲虫,体内是不可能储存高温的液体的。

射炮步甲体内含有两种物质,醌类和过氧化氢,喷射前将这两种物质混合,会进行化学反应并放热,导致喷射液体变得滚烫。

2、喷火鱼喷的不是火

很多人看过喷火鱼喷火的视频,在视频中,体型不大的小鱼,却能喷出3米的火焰,有人解释,这种鱼是因为吞入很多含磷的物质,磷燃点很低,当遇到危险时鱼向空气中快速喷射出磷,磷和氧气接触后发生燃烧,形成长长的火焰,场面非常壮观。

然而,这其实是谣言。

喷火鱼是天竺鲷的一种,学名暗色天竺鲷,现实中它并不会喷火,但却能吐出类似“火焰”的荧光,因此才被误解。

其实喷火鱼喷出的是一种会发光的介形虫,是喷火鱼喜爱的食物之一。


介形虫体内含有特殊的腺体,可以产生含有荧光素的液体和含有荧光素酶的液体。当遇到捕食者的时候,介形虫会将这两种物体混合,发出蓝色的冷色荧光,一方面是为了分散对方注意力逃脱,另一方面,若真的不幸被吞进肚子,介形虫也会发出荧光,此时的捕食者身体被光照亮,为了避免被其他捕食者发现,就不得不将如此显眼的介形虫吐出来。

如此的操作,才造成喷火鱼“喷火”的假象。

以此可见,喷火并不是简单的技能,看似拥有这个技能的喷火鱼和射炮步甲,实际上并不是真正的喷火生物,那世界上有像龙那样喷火的生物吗?

从理论上来说,想要达到喷火的状态,必须满足三个因素:可燃烧的物质、点火和氧气。空气含有大量氧气,因此最主要的还是可燃烧的物质和点火。

首先,需要燃料。

在自然界,燃料并不是难事。事实上,当你在看这篇文章的时候,你可能正在制造燃料。

甲烷就是一种高度易燃的气体,由肠道中的细菌自然产生,当微生物在消化你的食物时,它就会在你的胃里不断地冒出来。只是人类甲烷的产量远远不及牛,可以说牛是全世界甲烷最大的生产者。

当然,除了甲烷,自然界的生物还能产生很多其他的易燃物质。

其次,是点火功能。

有了易燃的物质,点火就更简单了,自然界从不缺乏生物放电的生物,一点火花即可点燃。

理论上来说,这两种技能都是普遍存在的,因此喷火生物也是有可能的。那为什么我们并没有看到这样的喷火生物出现呢?

其实理由也很简单,首先喷火技能虽然炫酷,杀伤力强,但基本喷一次,就要准备很久(需要重新补充燃料),就意味着,很容易造成能量浪费。相反,还不如将这些能量用于长身体和骨骼上,更大的体型,更吓人的声音,吓退捕食者也非常有效。

其次,会喷火不代表自己能防火,若不小心将周围森林点燃,烧死别人的同时,也可能将自己烧死。

7

生物进化的目的是为了适应生存,这是最基本的动力。像我们初高中学习的长颈鹿的长颈也好,还是针叶林的针状叶子也罢,无论动物还是植物,改变自己的器官都是为了生存和繁殖。

再其次,我们现在所了解到的生物大都是通过自身的进化的器官来获得事物和生存,只有极少数动物,如大猩猩和人这种灵长类动物可以借助工具来生活。

最后,从实用角度来说如果真的有喷火的生物存在,那么虽然喷火可以用来捕食,但是这样也会增加帮别的动物“打工”几率,这样最终或许自己吃不到,所以所有生物之所以都是进化自己的器官捕获食物有很大原因就是减少这种几率。从娱乐角度来看,如果有这种动物,那么也肯定都被偷猎者或者马戏团,动物园给捕获了,你也看不到了。

8

生物实现喷火,需要三个前提条件,点火源,耐高温的身体,和喷火的燃料。

大家都知道,地球上所有生物都是以碳元素作为有机物质基础。炭基生物最大的缺点就是不稳定,遇到高温会发生化学反应,也就是自然。而点火源对于炭基生物来说,难以进化出来,没见过那个生物自带一个火花塞。至于燃料就更难了,生物身体只能缓慢的进行氧化反应,燃烧是化学能转化热能的剧烈过程,喷火会导致身体瞬间掏空,然而,火未必能喷出多少,身体肯定很快崩溃。

所以啊,喷火这项技能看似炫酷,实际对地球生物来说非常鸡肋。

喷火的目的是防卫,而生物的防御手段多种多样,实在没必要释放火焰这种大招,消耗自身生命力来烧敌烧己,简直是同归于尽的打法,就算亿万年前远古时代有动物能喷火,在无数年的进化中,这个鸡肋功能也会消失,保护色伪装不好吗?断尾求生不香吗?一身刺不安全吗?哪一种都不用花费太多能量就可以保护自己,至于喷火,放到故事里听听还行。

在自然界,虽然没有喷火的生物,但有喷射高压高温液体的虫子,这项技能也非常逆天了

隆重向大家介绍,自然界的生物火箭喷射虫,气步甲。这是自然界最接近喷火的生物了。气步甲体内有两种腺体,这就像火箭的储存室,储存对苯二酚和过氧化氢。如果遇到危险时,气步甲就会收缩肌肉,把这两种物质注入到身体内的反应室中,反应室内存在催化酶,催化酶的作用下会产生高温高压液体气体混合物,射程超过体长300倍,还百发百中,能连发,如同小型机关枪,突突突,非常厉害。

9

有啊,她住在福建省厦门市湖里区的小区,还跟我睡一起呢。

我小时候被这种虫子烧过一次,当时中指和无名指的指缝中间的皮都被烧白了,疼痛难忍。那是那是二十多面前的一个夏夜,在院子里玩耍,偶然间看到地上有一个虫子在爬,就伸手去按,接着就中招了,指缝间瞬间传来一股灼烧感,疼得瞬间收手,当时疼得已经顾不得虫子了,只感觉手像被蒸汽烧到一样,回到屋里看时,两指缝间的皮肉已被烧白。当时百思不得其解,世间还有这种奇特生物,太厉害了。以后好长时间都会想起那晚的奇特经历,也非常想弄清楚它到底是一种什么样的生物,今天总算弄明白了。

还有一个传说:喷火鱼生活在在印度洋里,它身体不大,只有20厘米左右。但它有一种微妙的护身“5器”。喷火鱼平时能从食物中摄取含磷的有机物,并不断地存于体内,一旦遇到敌害或船只,数以万计的喷火鱼就会吐出这种有机物。磷在氧气中自燃,能喷出一束3米多长的火焰射向敌人,致使敌人害怕得转身就逃

10

有一个不知道算不算,一种小甲壳虫,把它脊背一按就会放出烟雾一样的会烧手或烫手,就像被火药烧到手一样。