獵豹追殺羚羊：該配合你演出的我演視而不見……

想像一下，有一天你不小心穿越到了一隻高角羚體內，正在稀樹草原上吃草。突然，一隻潛行已久的獵豹從不遠處一躍而起，以閃電般的速度向你衝來。這時的你該怎麼辦？

想逃出捕食者的手掌心可沒那麼容易。

圖片來源：BBC

你想到的可能是拼了命地逃走，畢竟這可是一不小心就掉腦袋的事。但科學家們的最新發現卻十分出乎意料：捕食者與被捕食者都沒有跑出能力之內的最高速度，而是通常保持在最高速度的80%左右。

是什麼原因造成了獵豹和羚羊的這種「默契」呢？

能保命的「腦筋急轉彎」

要想搞清楚這場生死時速中究竟發生了什麼，我們先來看看雙方的力量對比吧。

肌肉在奔跑中發揮著極其重要的作用。獵豹和羚羊都有兩種肌纖維，通常分為快肌和慢肌兩類，後者比前者的收縮速度更慢，產生的拉力更小，但消耗的能量也更少[2]。由於食物所含的能量比較低，所以對於斑馬和高角羚這類食草動物來說，多使用慢肌是在躲避捕食和保存體能之間保持平衡的一個策略[3]。

突然暴起的獵豹是很多食草動物的夢魘。圖片來源：wikimedia.org｜攝影：Malene Thyssen

但慢肌纖維顯然無法支持高速奔跑，對高速運動貢獻最大的還是快肌纖維。科學家研究了獵豹、獅子、高角羚和斑馬四個物種，結果發現，雖然四個物種的肌肉收縮速度差不多，但獅子和獵豹的肌纖維可以產生比各自的獵物高出20%的拉力[1]，因此捕食者在這場軍備競賽是中佔據上風的。

捕食者的速度比獵物略勝一籌。圖片來源：wikimedia.org｜攝影：Nick Farnhill

看到這兒你會發現，如果高角羚和獵豹直線賽跑的話，很可能會落入獵豹的口中。但是，聰明的羚羊會「腦筋急轉彎」呀！眼看著獵豹步步緊逼，羚羊靈機一動，來了個大轉彎，這時候，處於高速奔跑狀態中的獵豹根本「剎不住車」，等這隻大貓轉過彎來，敏捷的羚羊已經跑出很遠了。

突然改變方向是甩開追兵的好辦法。圖片來源：wikimedia.org｜攝影：Arturo de Frias

所以，如果被捕食者只是直線加速，大貓們完全可以預測獵物的軌跡，緊追不捨——別忘了，獅子和獵豹都比各自的獵物速度更快。所以面對身後的短跑高手，斑馬和高角羚都選擇了通過突然拐彎來甩開獵手。這樣一來，保持一個較低的速度，可以使得斑馬和高角羚轉向範圍變大，路線更難以預測，而且大貓也不得不放慢速度，以免被急轉彎的獵物甩開。

我轉，我再轉！

模擬一場「生死時速」

這個有趣的發現來自以英國皇家獸醫學院的Alan Wilson為首的科學家們，他們通過建立定量模型進行研究。

為了給電光石火的捕獵過程建立定量模型，研究者們給捕食者和被捕食者都戴上了裝有全球定位系統（GPS）和加速度計的項圈，在觀察了數千次追獵過程之後，得到了奔跑過程中每一步的速度、加速度和軌跡信息。另外，研究者還對每一隻帶項圈的個體進行了肌纖維取樣，來確定奔跑過程中起主要作用的股二頭肌的力量。

高速直線運動中的獵豹。

這裡的研究難點是，在同一個追獵過程中，研究者通常只能得到一方的項圈數據（因為很難等到一隻戴項圈的獵豹恰好看上一隻戴項圈的高角羚）。為了探究生死關頭的見招拆招，他們對大貓追上獵物之前的兩步動作建立了數學模型，模擬不同情況下追逃雙方在每個時間點可以選擇的策略，比如直線加速或者改變方向。

對追獵過程的數學模擬。紅圈和藍圈分別代表獵物和捕獵者的可能位置，藍圈覆蓋紅圈的範圍越大，捕獵成功率越高。高角羚速度越快，兩步中可以到達的範圍越小，被獵豹活動範圍覆蓋的可能性就越大。圖片來源：參考文獻[1]

真實的追獵數據表明模擬是成功的。在現實中，斑馬和高角羚頻繁地做出90度轉向的動作，而獅子和獵豹相應地需要常常減速拐彎，一直保持自己的速度只比目標快上那麼一點點——這恰恰就是模擬中得出的最優化捕獵策略。

Farnhill還從項圈測定的奔跑速度發現，捕食者們也更善於加速和減速。這符合我們對於捕食關係的預期——大貓們總得比自己的獵物更快一些才不會餓死。斑馬和高角羚的策略則不同，它們需要考慮節約能量和逃避追捕之間的平衡，而且作為一個種群，可以允許少量個體被捕食，所以不會一味爭取比捕食者們更快。

捕食者和獵物之間其實有著巧妙的平衡。

有趣的是，在模擬中，獅子追獵高角羚的成功概率非常低。相應地，獅子在現實中也只會偶爾去碰碰高角羚的運氣，而不會執念於此。這也進一步反映出捕食關係的特化——在漫長的演化過程中，每一對大貓和獵物的組合都互相適應著對方的速度和策略，精打細算地分配自己的能量，維持著大貓足以糊口、獵物種群足以延續的捕獵成功率。（編輯：明天，阿珂的劍）

滑動查看參考文獻：

[1] Wilson, A. M., Hubel, T. Y., Wilshin, S. D., Lowe, J. C., Lorenc, M., Dewhirst, O. P., ... & Woledge, R. C. (2018). Biomechanics of predator–prey arms race in lion, zebra, cheetah and impala. Nature.

[2] Crow, M. T., & Kushmerick, M. J. (1982). Chemical energetics of slow-and fast-twitch muscles of the mouse. The Journal of general physiology, 79(1), 147-166.

[3]Hill, A. V. (1950). The dimensions of animals and their muscular dynamics. Science Progress (1933-), 38(150), 209-230.

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