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二戰(zhàn)期間，為了源源不斷地向歐洲戰(zhàn)區(qū)輸送物資和人員，盟軍在大西洋上開辟了多條商船航線。這些海上通道的暢通與否，很大程度上影響著戰(zhàn)爭的走向。于是圍繞著大西洋上的海上交通線，盟軍護(hù)衛(wèi)艦隊與德國 U 型潛艇展開了一場驚心動魄的 " 貓鼠游戲 "。

在追蹤德國潛艇的過程中，盟軍艦船的水下偵聽設(shè)備總是能聽到一陣陣奇怪的爆裂聲，" 噼噼啪啪 " 就像是木柴在燃燒，此起彼落，很是惱人。

可海里怎么會傳出類似木柴燃燒的聲音呢？這個問題困擾了盟軍很久，直到海洋生物學(xué)家們在附近海域里發(fā)現(xiàn)了大量成群的鼓蝦。

鼔蝦俗稱槍蝦、手槍蝦，這并不是一個單獨的物種，而是一個科（Alpheidae）的蝦的統(tǒng)稱，隸屬于節(jié)肢動物門軟甲綱十足目。鼔蝦科是一個極為龐大的家族，目前世界范圍內(nèi)已知的就有 40 余屬 1000 余種。它們廣泛分布于溫帶和熱帶海域，全面覆蓋了二戰(zhàn)的主要海洋戰(zhàn)場。

有著賽博朋克配色的脆甲鼓蝦（Alpheus chiragricus）

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這種體長只有 3～5 厘米的小蝦長著一對令人過目難忘的奇特蝦螯——一大一小兩只螯極不成比例，其中那只大螯有時能長到 2.8cm，達(dá)到身長的一半以上。并且與大多數(shù)蝦螯不同，鼔蝦的大螯與其說是鉗子，不如說更像是一把 " 手槍 "，盟軍艦船聽到的爆裂聲的秘密就藏在這把 " 手槍 " 里。

脆甲鼓蝦（Alpheus chiragricus）大螯特寫

圖片來源：參考文獻(xiàn) 1

一個響指，毀天滅地

雖然科學(xué)家們成功鎖定了水下噪聲的制造者，但受二戰(zhàn)時期的條件所限，噪聲的發(fā)聲原理并沒有得到正確的解答。1946 年，加州大學(xué)戰(zhàn)爭研究部海軍電子實驗室出具了一份研究報告，在這份 " 上古時期 " 的報告當(dāng)中，科學(xué)家們只是將巨大的噪聲歸咎于大螯快速閉合時的碰撞。

76 年前的科學(xué)家們手繪了鼓蝦大螯的 9 倍放大圖

并認(rèn)為噪聲是大螯閉合時猛烈撞擊造成的

圖片來源：參考文獻(xiàn) 2

順帶一提，除了列舉詳實的照片和數(shù)據(jù)，這份研究報告的作者還別出心裁地繪制了好幾幅漫畫，生動形象地描繪了鼓蝦們肆意制造海底噪聲時的場景，如此可愛的報告筆者還是頭一回見，有興趣的讀者可以自行下載觀賞。

報告中的鼓蝦漫畫

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僅靠大螯的物理碰撞，顯然不足以產(chǎn)生能夠影響水下偵聽設(shè)備的巨大噪聲，要想解釋清楚這個問題，我們首先得了解一下空化效應(yīng)。

空化與液體沸騰類似，也是由液態(tài)到氣態(tài)的相變現(xiàn)象。當(dāng)液體局部壓力快速降低到飽和蒸氣壓以下后，液體中的小氣核體積會不斷膨脹，形成肉眼可見的空泡。而后在外部高壓作用下，氣泡會產(chǎn)生強(qiáng)烈的坍縮潰滅。

2000 年，荷蘭特溫特大學(xué)團(tuán)隊利用高速成像技術(shù)和水下聽聲器，記錄下了鼓蝦大螯快速閉合的整個運動過程，成功揭示鼓蝦發(fā)出巨大噪聲的原理。

大螯閉合過程不到 1 毫秒

圖片來源：參考文獻(xiàn) 3

正所謂天下武功，無堅不摧，唯快不破。鼓蝦首先會以高達(dá) 108km/h 的速度迅速閉合大螯，噴射出一道速度為 32m/s 的高速水流。

在中學(xué)的物理課上，我們學(xué)過流速越高則壓力越小，壓力變小則液體沸點降低，鼓蝦射出的高速水流足以引起大量空化氣泡。這些空化氣泡緊接著會在壓強(qiáng)差的作用下迅速潰滅，發(fā)出聲響。

相關(guān)研究顯示，這股聲音最高能達(dá)到218 分貝，比真實的槍聲（平均 150 分貝）還要響，與體型大鼓蝦數(shù)百倍的抹香鯨（有記錄為 230 分貝）不相上下！成群的鼓蝦產(chǎn)生的噪聲不僅會干擾艦船的聲吶系統(tǒng)，給航行帶來重大影響，嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致艦船在海上迷失方向。

鼓蝦閉合大螯噴射高速水流

圖片來源：youku.com

這還不是鼓蝦最牛的地方！2001 年，依舊是來自荷蘭特溫特大學(xué)的研究團(tuán)隊，他們證實了一種更為奇特的現(xiàn)象—— "蝦光現(xiàn)象"（Shrimpoluminescence）。

鼓蝦大螯產(chǎn)生的空化氣泡在坍縮潰滅時，整個空泡的勢能會集中于一個非常小的點上，能量密度極高。據(jù)估算，坍縮到最小體積的瞬間，溫度能達(dá)到 5000 開爾文（即 4700 攝氏溫度左右），甚至產(chǎn)生光，這也就是聲致發(fā)光現(xiàn)象（sonoluminesence）。

由于蝦光現(xiàn)象中產(chǎn)生的光的強(qiáng)度要低于普通聲致發(fā)光產(chǎn)生的光，并且持續(xù)時間極短，以納秒（1 納秒 =1/1000000 毫秒）計，所以必須借助特殊設(shè)備在極度黑暗的環(huán)境中才可以捕捉到。

德克薩斯農(nóng)工大學(xué)的研究團(tuán)隊利用仿生鼓蝦裝置重現(xiàn)了蝦光

紅色方片符號是多次實驗捕捉到的蝦光位置

圖片來源：參考文獻(xiàn) 5

打好響指，是個技術(shù)活

鼓蝦平時的捕獵過程是這樣的：大螯快速閉合，高速射流和沖擊波會震暈甚至震死周圍的小魚小蝦，之后鼓蝦就可以大搖大擺地將仍處于昏迷狀態(tài)的獵物拖回洞穴中進(jìn)食。一個 " 響指 " 就能打出如此巨額的傷害，不得不贊嘆鼓蝦的技術(shù)一點兒也不輸滅霸啊！

而要想打好響指，沒有點金剛鉆還真不行。

首先鼓蝦的大螯經(jīng)過漫長歲月的進(jìn)化，已經(jīng)成了件極為精致復(fù)雜的機(jī)械裝置。鼓蝦的大螯長得并不像鉗子，可以活動的螯錘上有著一個特殊的結(jié)構(gòu)螯塞（即下圖中的 P），不可活動的螯節(jié)上同樣有著一個特殊的結(jié)構(gòu)螯槽（即下圖中的 C）。

槍蝦打響指時，會先張開大螯，緊接著通過肌肉控制螯錘快速閉合，螯塞恰好可以嵌入到充滿海水的螯槽中，將海水?dāng)D出形成高速水流，這個過程就像是擠壓注射器，只不過我們可達(dá)不到那么快的速度。并且鼓蝦是以海水為彈藥，它的槍不光威力大，還無限子彈，就問你 bug 不？

圖片來源：維基百科

如果發(fā)生意外導(dǎo)致大螯脫落也不用慌，原先的那只小螯會慢慢長成大螯，這種逆轉(zhuǎn)螯不對稱性的神奇能力在自然界也是極為罕見的～

其次打造鼓蝦大螯的材料有著卓越的性能。愛丁堡大學(xué)的研究人員對大螯中最主要的活動部分——螯塞進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)螯塞呈現(xiàn)出三明治結(jié)構(gòu)，最外層和最內(nèi)層由質(zhì)地堅硬的礦物質(zhì)組成，包括文石和鎂方解石，中間則是層狀多孔的幾丁質(zhì)。

這樣的結(jié)構(gòu)讓螯塞既能夠承受住高速閉合帶來的高溫高壓，也能有效隔熱和吸收機(jī)械能，保護(hù)大螯內(nèi)部的軟組織。

鼓蝦螯塞的電子顯微照片，a 為螯塞的橫截面；b 為螯塞三層結(jié)構(gòu)；c 和 d 為螯塞中間層的高倍率照片。可以清晰地看到層狀多孔結(jié)構(gòu)

圖片來源：參考文獻(xiàn) 6

更令人贊嘆的是，鼓蝦本身還有著厲害的物理防護(hù)機(jī)制。空泡潰滅有著強(qiáng)大的破壞力，可以使小魚小蝦失去行動能力甚至死亡，但鼓蝦自己卻不會受此影響。南卡羅來納大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，鼓蝦的頭部有一個頭盔狀罩子，完全覆蓋了眼睛和大腦，這種特殊的硬質(zhì)罩子可以抵御大螯閉合所產(chǎn)生的沖擊波，保護(hù)鼓蝦免受沖擊波所誘導(dǎo)的神經(jīng)創(chuàng)傷。

這可是全世界第一個被證明可以抑制沖擊波的生物裝甲系統(tǒng)，能夠幫助我們研發(fā)更先進(jìn)的仿生裝置，保護(hù)人類頭部免受爆炸的影響。

圖 C 所示即鼓蝦的 " 頭盔 "

圖片來源：參考文獻(xiàn) 7

吃貨福利時間

聊了這么多，相信大家也餓了～鼓蝦當(dāng)然是可以吃的，并且我國沿海的鼓蝦數(shù)量還不少！例如日本鼓蝦（Alpheus japonicus）、鮮明鼓蝦（Alpheus disinguendus）就是膠州灣海域蝦類的優(yōu)勢種，在青島隨便一個海鮮市場上幾乎都能找到。

鼓蝦的做法很多，常見的就是鍋中加水、鹽、姜片、料酒等白灼，配少許蔥花提味。鮮明鼓蝦體形較大，肉質(zhì)更為細(xì)嫩鮮美，吃起來也比較過癮；而日本鼓蝦的肉質(zhì)更為筋道多汁，適合細(xì)嚼慢咽，回味咂摸。

圖片來源：B 站視頻截圖 @懶人飯飯

下次和朋友一起去吃鼓蝦的時候，記得宣傳一下深海滅霸的事跡喲～