科學家揭開速度奇觀之謎

納米布沙漠酷熱難耐,地表溫度可高達攝氏50度以上。
然而,令人驚訝的是,約有200種甲蟲生活在這片光禿禿、看似荒涼的沙丘上。研究這些甲蟲的科學家們對其中一種甲蟲——暗色甲蟲(Onymacris plana)——的驚人行為感到困惑。
像大多數沙漠暗色甲蟲一樣,它通體黑色——這種顏色能夠吸收熱量。而且它的身體扁平,表面積大,更容易受到熱量的影響。
科學家原本以為不會在白天的酷熱中發現它在沙面上活動。但它卻在陽光下飛奔,有時還會停在沙漠灌木的陰涼處。
事實上,它是納米布沙漠所有無脊椎動物中最快的。這種小甲蟲的奔跑速度堪比人類的步行速度。
當人類和其他動物奔跑時,肌肉燃燒產生的熱會轉化為體溫。
我們跑得越快,消耗的氧氣就越多,體溫也越高。但這些甲蟲卻並非如此。
一項驚人的發現表明,甲蟲在運動時實際上會降溫。
這是第一個被發現具有這種能力的陸生動物(也是首次對行走動物進行此類研究)。
它們的冷卻系統使它們能夠四處移動,在食物被沙子掩埋之前找到被風吹來的食物。
而且,當其他動物(捕食者和競爭對手)不活動時,它們也能保持活躍。
最後,雄性甲蟲可以花更多的時間尋找配偶。因此,我們認為它們適應在陽光下活動是因為這有利於它們的生存。
狩獵
1980年代初,昆蟲學家蘇·尼科爾森和她來自不同大學和研究機構的同事們在烈日下來到沙丘,測量甲蟲的體溫。
他們使用一根細長的皮下注射針,針頭內裝有溫度計,在不傷害甲蟲的情況下測量它們的體溫。
針頭從甲蟲胸部下方插入。
他們尋找剛完成短跑的甲蟲,以及在灌木叢陰涼處休息相同時間的甲蟲。結果發現,剛完成短跑的甲蟲體溫並不比那些待在陰涼處的甲蟲高。
在1980年代,比較生理學家喬治·巴塞洛繆(George Bartholomew)及其來自不同大學的同事測量了甲蟲在跑步機上奔跑時的耗氧量。
快速奔跑消耗的氧氣量幾乎與慢跑一樣多。因此,跑得更快並不會讓甲蟲的體溫顯著升高。
所以,我們知道了甲蟲短跑後的體溫(並不高),以及它們奔跑時的耗氧量(也不多)。
但是,此前沒有人測量過甲蟲奔跑時的體溫。
我們是一個研究動物身體如何應對高溫的科學家團隊。
我們的大部分沙漠研究都在納米布沙漠進行。我們想知道甲蟲是如何做到看似不可能的事情的:在納米布的烈日下奔跑。
我們把一個細小的熱電偶溫度計固定在一根釣竿的末端。
我們團隊的一名成員跟隨甲蟲在陽光下奔跑,盡量避免溫度計的重量和阻力影響它。
但甲蟲奔跑時體溫並沒有升高,反而降低了。
像風一樣奔跑
我們計算了甲蟲體溫的變化。由於甲蟲是黑色的,我們可以估算它吸收了多少太陽輻射。
納米布的陽光非常強烈,照射在桌面上的輻射足以燒開一壺水。
我們測量了甲蟲奔跑的距離和時間,從而計算出它們的奔跑速度。
我們可以計算出它們肌肉中產生的熱量。
將太陽的熱量與肌肉產生的熱量相加,我們計算出,在納米布沙漠最炎熱的陽光下,甲蟲的體溫應該每分鐘上升5度。
這應該足以殺死它們。
納米布沙漠的沙子可能灼熱難耐,但來自大西洋的空氣卻很涼爽。
奔跑時,身體會受到風的吹拂。我們推斷,來自太陽和肌肉的熱量一定是被這股涼爽的風帶走了。
雄性甲蟲的身體特別扁平,形狀像飛機的機翼,因此它們幾乎可以漂浮在空中,遠離滾燙的沙子。
我們需要確認我們在沙丘上觀察到的現象與工程師對熱傳遞(將熱量從一個物體傳遞到另一個物體)的認知並不衝突。
於是,我們把甲蟲帶回實驗室。我們把它們放在一盞燈下,這盞燈模擬了太陽的照射強度。
然後,我們以它們奔跑時的速度,從正面向它們吹送冷風。
這樣,我們就模擬了它們在沙丘上奔跑時感受到的涼風。
打開風扇後,甲蟲的體溫下降了多達 13°C。
我們的實驗室實驗證實,奔跑產生的風可以帶走甲蟲從沙漠烈日吸收的所有熱量。但為了在沙丘上生存,它們必須奔跑。
在無風的環境下,如果它們靜止不動地站在陽光下,就會因過熱而死。
因此,進化造就了這種透過奔跑來降溫的動物。
到目前為止,這種能力在步行動物中尚屬獨一無二,不過我們認為一些沙漠螞蟻也可能具備這種能力。許多水生動物透過游泳來降溫,有些昆蟲則會透過飛行來降溫。
納米比亞沃爾維斯灣戈巴貝布納米布研究所的卡羅爾·羅伯茨、瑪麗·西利、莉茲·麥克萊恩和維多利亞·古德爾對這項研究和文章做出了貢獻。

原文網址:https://www.namibian.com.na/a-namib-desert-beetle-runs-to-stay-cool/
原文作者:By The Conversation 5 February 2026

