蚊子幼虫如何捕捉猎物? 通过使用他们的头脑。
高速电影镜头显示,在肉眼无法看到的攻击中,长约 0.75 英寸(2 厘米)的捕食性水生幼虫会像小鱼叉一样将头伸向受害者。
在长达数十年的调查中,科学家们在三个区域拍摄了幼虫蚊子物种在吃掉猎物时。 研究结果发表在 10 月 4 日的期刊上美国昆虫学会年鉴,透露其中两个物种 -安布弓箭虫和红豆杉– 可以在大约 15 毫秒内抬起头来抢夺目标食物。
令人惊讶的是,研究人员发现,快速捕获猎物也发生在蓝斑鳅,一种蚊子,其幼虫主要是被动滤食性的。
该研究的主要作者说:“它们用虹吸管捕捉猎物幼虫,并将它们拉入张开的口器中。”罗伯特·汉考克丹佛大都会州立大学生物系教授。 “那是‘我简直不敢相信;这太神奇了’的时刻之一。”
汉考克在几十年前作为研究生参加的医学昆虫学课程中首次观察到这种眨眼就会错过的狩猎能力伍迪·福斯特,现在是哥伦布俄亥俄州立大学进化、生态和有机生物学系的名誉教授。
在那堂课上,如安布尼红线虫幼虫对猎物做出反应,学生们在显微镜下观察幼虫——或者至少他们试图这样做。
“我们都看到了一片模糊;然后我们看到一只捕获的幼虫被铲进捕食者的嘴里。这就是我们所看到的,”汉考克告诉《生活科学》。
下一步是找出掠食者在做什么以及如何做,这需要 20 多年的时间才能实现。
汉考克和他的合著者开始拍摄实验安布尼红线虫沙纤毛假单胞菌在 20 世纪 90 年代,使用了最快的光学系统:专为美国军方跟踪导弹而设计的 16 毫米胶片相机。
研究作者将相机调整为通过显微镜进行拍摄后,他们用珠宝商的镊子夹住猎物幼虫来刺激捕食者,最终以每秒 340 帧 (fps) 的速度捕捉幼虫的镜头。
汉考克说,大多数时候,“当猎物进入环境时,捕食者会做出一些身体动作”,这会向研究人员发出信号,表明是时候按下胶片相机上的按钮了。
“身体拱起,头部扭动”
科学家们发现,幼虫利用累积的腹部压力产生的推力将头部推出,头部周围一束束细小的刷子状刚毛像扇子一样散开成“篮子状排列”,帮助将猎物扫向捕食者张开的锋利的牙齿下巴。研究作者写道。
纤毛假单胞菌根据该研究,“通常以直线(轴向)方式进行撞击”,而通过安布尼红线虫“通常涉及大量的身体拱起和头部扭曲。”
“所有科学家都对他们的发现感到兴奋,但这种科学——这些视觉发现——很特别,”汉考克说。
但安布尼红线虫和纤毛假单胞菌幼虫是活跃的捕食者,科学家们想知道将狩猎与滤食结合起来的物种是否可以使用类似的方法。
资金枯竭后,该项目被搁置,直到 2020 年,研究人员终于能够重新审视这个问题。
这次,他们使用了能够拍摄高达 4,352 fps 的高清摄像机,并用它记录了蓝链球菌幼虫在专门设计的死亡“竞技场”中。
他们所看到的捕食行为,即幼虫用尾巴迅速将猎物扫入等待的嘴里,这也是以前所未知的; 汉考克说,与头部发射攻击一样,尾扫狩猎从开始到结束大约需要 15 毫秒,而且“非常壮观”。
一次蓝链球菌研究称,当幼虫抓住猎物时,它们的下颌骨会“张开和闭合,从而用锯齿状的牙齿撕碎猎物”。
汉考克说,未来的研究可以通过“让我的相机拍摄尽可能多的不同种类的蚊子”,探索鱼叉头狩猎和尾扫在蚊子谱系中的常见情况。 “还有一个更大的故事要讲。”
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