若200公斤的螳螂，和200公斤的老虎打一场，哪方会更厉害呢？

无脊椎动物中的昆虫几乎贡献了世界上一半的物种。除了独特的狩猎技能和强大的生存能力，仅这些就足以让昆虫在多次灭绝事件中幸存下来，成为地球上最大的物种。

千姿百态的昆虫

相对于大部分的脊椎动物，虽然昆虫在自己的世界里也能成为强者，

但是在更大的生态圈里看，捕食者变成了猎物，为什么？因为昆虫太小，他们很难超越自己，成长为更大的物种。

假设这些昆虫能长得更大，甚至超过他们在石炭纪的祖先，以螳螂等肉食性昆虫为例。200公斤重的老虎碰面，谁更厉害？

为什么昆虫成不了大个子？脊椎动物和昆虫有什么区别？昆虫的弱点是什么？

本文将从昆虫的生理结构、进化、生物结构等方面来描述和回答这些问题。

意想不到的结局

既然是螳螂女和老虎的对决，那我们先来看看他们之间的胜负秘诀，如果长到同样的体重会怎样呢？

螳螂拥有有力的前肢

螳螂最令人印象深刻的是它那一对有力的前肢。特化的前肢成为捕食武器，每个节段关节都比其他肢体长，，前肢表面布满许多甲壳素尖刺。

根据科学家的记载，螳螂捕猎的速度可达0.04秒，比眨眼还快。一旦捕捉到猎物，螳螂的前肢就会紧紧夹住猎物，锋利的刺让猎物无处可逃，只等着

螳螂

的直接咬合，过程极其痛苦。捕食螳螂

因为螳螂没有上下颚结构，嘴巴由多个附肢组成，每个附肢独立运作咬住猎物。因此，螳螂没有所谓的咬合力，过程更接近于撕裂。虽然只是一个简单的撕裂，但不妨碍螳螂摧毁其他昆虫的复合甲壳素外骨骼。

最硬的外骨骼昆虫是“铁锭甲虫”。可以承受约15公斤的压力。以此类推，让我们将螳螂的咬合能力提升到上述合金材料的强度。

百兽之王：老虎

再来看看老虎，老虎的攻击又快又猛，想要一击必杀，攻击速度可以达到零点几秒，但是速度比起螳螂减速还差了那么一点点。和其他猫科动物一样，老虎主要攻击猎物的头骨和气管。的牙齿长达数公分，强大的咬合力可以轻松咬碎猎物的头骨。

以体型最大的阿穆尔虎为例。成年东北虎体重可达350公斤，咬合力约为490公斤。这是因为他们的面部结构设计。老虎的颞孔比大多数动物都要大。颞肌可以穿过颞孔，可以长出更多的肌肉。这让它们的咬合肌肉非常结实。

老虎结构

当我们将两者的体型放大到一样大时，就是200公斤的比例，然后神奇的事情就发生了。老虎并没有因为身材变小而失去侵略性。取而代之的是的身体更加灵活强壮，咬合力也没有损失多少。反倒是因为螳螂的身体变得过于庞大，整体的动作变得极其缓慢，身体开始摇晃起来。捕食者变成了移动目标。

螳螂放大后并没有想象中那么强壮，反而变弱了。为什么？

大等于弱

首先来说说螳螂

减速的问题。归根结底，这是昆虫神经结构的问题。螳螂结构

昆虫的神经结构与其他脊椎动物不同，昆虫没有髓鞘。这是一种富含脂质的物质，生长在神经细胞轴突周围，使轴突绝缘并提高电脉冲沿轴突传输的速度。这种生长并没有完全覆盖神经通路，而是一段一段地生长覆盖。

可爱的螳螂

这些组织结构遍布脊椎动物的神经节。在中枢神经系统中，当轴突将电信号从一个神经细胞体传递到另一个神经细胞体时，髓鞘中的髓鞘会降低轴突膜的生物电容。在分子水平上，节间增加了细胞之间的距离细胞外和细胞内离子，减少了电荷积累。

髓鞘

髓鞘的不连续结构导致生物电信号的跳跃式传导，具体表现为从一个节点跳到另一个节点，直到信号到达轴突末端。这些节点很短，只有1微米长，高效的传递机制使得脊椎动物的反应非常快。

昆虫的大脑

昆虫的神经结构并没有进化出这样的传输方式，而是一种非常原始的直接传输。无髓神经元的电信号传递需要经过整个神经通路。如果昆虫个子小，对他们来说是好事，但一旦身体异常大，的神经通路就会随着身体一起生长。路径变长，没有快速的传递方式，昆虫自然变慢了。

我们已经解决了移动缓慢的问题。接下来，我们就来看看超大号的昆虫为什么会发抖。

由数学定律决定的差异

对于体型比例的问题，不得不提到平方立方定律。简单的说，这是一道数学题。该定律指出，随着物体尺寸的增加，其体积的增加速度快于其表面积的增加速度。具体的增长是体积增加到三次方，表面积增加到二次方。

这里不用去计算这个公式的具体结果，只要知道这个定律几乎适用于任何地方，连生物生长也不例外。如果生物按等距缩放，如文中所述，他们的肌肉力量会严重降低。

因为在这个定律下肌肉的横截面会增加一定比例的正方形，所以质量会增加一定比例的立方体。这导致心血管和呼吸功能严重下降。螳螂作为昆虫，他的呼吸系统不像哺乳动物，也不像鸟类。昆虫的呼吸方式是通过气孔的交换来完成的。

昆虫的换气运动

我们都知道大多数脊椎动物，尤其是哺乳动物，它们的呼吸系统是通过肺部的空气循环来增加血液中的氧气含量，增加内循环的相互作用；鸟类的肺是完整的空气循环通路，可以最大限度地利用空气中的氧气，血氧的平衡决定了我们的活动能力。

一只鸟的结构

但是昆虫的血氧平衡必须通过身体周围的毛孔吸入空气，然后氧气被血液吸收，最后输送到全身各个部位身体。这个看起来很像人类的呼吸循环，但是不要忘了我们的肺里充满了大量的肺泡，

这样会大大增加吸氧量器官表面积，从而增加摄氧量。同时，人类也有帮助呼吸的隔膜，单靠呼吸比昆虫更有效率。

呼吸系统

还是那句话，昆虫要是再年轻点就没有问题了，传递很快就完成了。但是一旦昆虫太大，他们每次呼吸都要等待很短的时间完成血氧循环血氧循环。因缺氧而倒下。

所以昆虫此时根本不能动，而稍微动一下就会缺氧，所以也会行动困难，一副摇摇晃晃的样子。另外，昆虫的几丁质外骨骼在变态后几乎不会生长，平方三次定律带来的问题还有异速生长缩放的问题。

大象各部位的骨头

总之，动物要想长得更大，相应的肌肉骨骼力量也必须提高。较厚的骨头，因为它们必须按比例承受更高的重量。但这也有一个限度，超过了自身骨骼肌的力量，庞大的身躯直接将它们碾压。

老虎和Mantis的200公斤级比赛才刚刚开始，Mantis可能自己倒下了；又倒下了。和螳螂这时候的反应能力和运动能力根本不是老虎的对手。

于是，昆虫成为了今天的他，完全是生物进化的最好结果。强迫他们成长不会让他们变得更强大，只会让他们更弱。这也是为什么今天是脊椎动物，而不是无脊椎动物，站在生物链的顶端，更何况是像人类这样具有智慧的高等生物。