蛙跳是动物界的超级吸盘

为了获取不太可能的营养来源，小到可以坐在铅笔橡皮擦上的昆虫必须比任何已知生物都更用力地吸吮。

Philaenusspumarius蛙跳用它们的口器刺穿植物，仅以木质部汁液为食，木质部汁液主要由水组成，流过植物的内部管道。这种物质不仅在很大程度上缺乏营养，而且还处于负压下，类似于真空。吸取汁液所需的吸力相当于一个人用一根100米长的吸管喝水。

对于这些微小的昆虫来说，这样的壮举似乎不太可能，以至于一些科学家质疑木质部汁液是否真的可以承受这种负压。但生物力学和代谢证据都表明，蛙跳可以产生大于1兆帕的负压，研究人员在7月14日的英国皇家学会学报B上报告说。

“令人印象深刻。[科学家们]使用了一系列技术来解决一个长期存在的问题，”未参与这项工作的布莱克斯堡弗吉尼亚理工大学生物力学专家JakeSocha说。“这些昆虫非常适合产生”极端负压。

这个问题由来已久，因为测量负压非常棘手。在木质部内，树液像一根绳子一样被拉动，陷入松软的土壤和通风的叶子之间的拔河比赛。用压力探针刺穿植物很容易打破这种内部张力，因此科学家通常使用更间接的方法。通过切下植物的一部分并将叶端插入压力室中，茎伸出，研究人员可以调高施加在植物外部的压力，直到它刚好超过植物的内部压力，木质部汁液从茎中渗出.该策略表明木质部汁液的负压可以超过一兆帕。

温哥华不列颠哥伦比亚大学的比较生理学家PhilipMatthews说，微小的蛙跳和其他以木质部汁液为食的昆虫引发了对这些测量结果的怀疑。例如，大象通过鼻子吸取大量水时(SN：6/3/21)仅产生0.02兆帕的负压，与蛙跳相比微不足道。

一些科学家认为“提取这种物质在能量上太过昂贵，[木质部压力]不可能那么负，”他说。“如果[蛙跳]靠这么稀的东西生存，它必须很容易提取。”

Matthews和同事对怀疑论者持怀疑态度，他们试图通过两种方法来测量蛙跳的吸吮能力，一种是生物力学方法，一种是新陈代谢方法。蛙跳通过头部的泵状结构产生吸力，肌肉拉动膜产生负压，类似于活塞。通过对四种昆虫进行显微CT扫描，研究人员测量了这些结构的长度和强度，然后使用压力等于力除以面积的简单物理公式计算出昆虫的吸吮潜力。原则上，该团队发现蛙跳可以产生1.06至1.57兆帕的负压。

“很明显，它们可以产生这些张力，所以它们一定是在这个水平附近的木质部张力下进食，”马修斯说。“除非你使用它，否则你不会进化出如此巨大的容量。”

该团队通过计算蛙跳吸食豆类、豌豆或苜蓿植物时消耗的能量来验证这一更抽象的估计。这种能量应该与昆虫在植物中必须克服的压力成正比。通过将觅食的蛙跳放入测量排出的二氧化碳的室内，研究人员可以计算出这些昆虫的代谢率。该团队还使用摄像头追踪虫子排泄了多少液体。

研究人员发现，一旦蛙跳开始吸吮，它们的新陈代谢率就会比静止时高出50%到85%，而且这些昆虫的排泄物比静止时更多。马修斯说，这种努力“就像跑马拉松”。“他们移动了大量的液体......如果虫子是人那么大，它们每分钟会撒尿4升液体。”

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