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依靠空化效应捕食的海洋生物

张宇宁

英国华威大学工程系

近些年来，空化效应的应用引起了人们的广泛关注。但你可曾想到有一种海洋生物很早就开始利用这种效应来捕食？这种生物就是我们今天要介绍的枪虾（英文名Alpheus heterochaelis；snapping shrimp；pistol shrimp）。它颜色呈泥绿色，拥有一对一大一小的螯（见图一和图二）。身长仅有约5厘米的枪虾却拥有长达2.5厘米的巨螯。枪虾之所以得名是因为枪虾猎食时会将巨螯迅速合上，喷射出一道速度很快的水流，同时伴有犹如开枪一般的巨大声响，有时候这些声响竟高达210分贝，同时伴有发光的现象。在自然界中，枪虾可以说是利用空化效应最为炉火纯青的生物。

近年来，随着高速摄影的普及，科学家对枪虾进行了更为细致的定量研究。研究发现枪虾喷出的水流的前端速度高达32m/s（115.2千米每小时），如此高速的水流将在局部产生低压区，从而促进空泡的生长。当水压恢复正常时，气泡发生溃灭并发出“啪嗒啪嗒”的声音，这也就是人们通常听到的巨大声响。根据空泡溃灭发出的光推算，溃灭时空泡内部的温度至少有5000K。如此高的温度难怪会伴随着发光现象，研究人员有趣的将其命名为虾光现象（shrimpoluminescence）。枪虾发出的光存在的时间非常短，比较高的强度只维持有十几纳秒。研究人员还采用了空泡动力学的方程（Keller方程，由美国应用数学家Keller于1956年推导出来）对枪虾产生的空泡进行了计算，结果发现实验数据和计算结果吻合的非常好。

补充：枪虾捕食的视频见http://www.youtube.com/watch?v=eKPrGxB1Kzc

2011年3月10日于考文垂

图一 枪虾

图二 枪虾的巨鳌