正在自然界的掠食者中，毒蛇以其迅速而精准的攻击方式著称。它们的咬击往往在百分之一秒内完成，几乎快到人类无法察觉。几十年来，科学家们一直试图弄清这种高速攻击背后的生物学机制。早期的研究依赖高速摄影机捕捉瞬间的动作，如今更先进的三维成像技术，让研究者得以从不同角度重新记录毒蛇的出击细节。

毒蛇咬人的速度有多快（图片来源：作者使用AI生成）

最新的研究通过对三十多种毒蛇的高速影像分析，揭示了它们在咬击动作上的多样性，有的以高速度和高加速度瞬间刺入猎物，有的靠持续的咬合将毒液压入体内，还有的通过摆动头部来扩大毒液接触范围。这些差异并非偶然，而是长期演化在不同生态环境中的结果。

高速镜头下的致命出击

研究团队在法国的毒蛇研究机构中，利用两台高速摄像机拍摄了三十六种毒蛇的攻击过程，每秒捕捉一千帧画面，并通过三维重建技术分析它们的运动轨迹。这项研究涵盖了蝰蛇科、眼镜蛇科和后沟牙蛇科三大家族，是迄今规模最大的一次毒蛇攻击动力学对比实验。

拍摄蛇类攻击过程的设备（图片来源：参考文献[1]）

实验发现，不同家族的毒蛇在出击方式上存在显著差异。蝰蛇类如响尾蛇和蝮蛇以爆发力著称，出击速度最高可超过每秒四米，多数个体能在一百毫秒内咬中目标。这一速度恰好位于哺乳动物惊吓反应的时间范围内，使猎物几乎没有逃脱机会。拍摄中还观察到蝰蛇会在初次刺入后微调毒牙角度，确保毒液能充分注入。

从两个视角重建蝰蛇捕食攻击的三维运动学（图片来源：参考文献[1]）

相较之下，眼镜蛇类的攻击动作更为持续。研究者记录到它们常在接近猎物后连续咬合多次，通过肌肉收缩多次压迫毒腺，以增加注毒量。后沟牙蛇类则因毒牙位置靠后，往往在咬合后通过左右摆动头部或摩擦动作，将毒液扩散到更大面积的伤口中。

蝰蛇典型的攻击过程（图片来源：参考文献[1]）

在定量指标上，研究者分析了咬击过程中的速度、加速度、张口角度与头部尺寸等变量。结果显示，蝰蛇类整体速度和加速度均高于其他家族，而伏击型蛇类的出击更快，捕食哺乳类动物的种群比以爬行类或鸟类为食的蛇拥有更强的爆发力。这表明，毒蛇的攻击动作与生态习性、猎物种类以及栖息环境密切相关，是长期自然选择的结果。

警告信号与“意图”的博弈

除了攻击方式的差异，科学家还关注毒蛇在防御情境下的行为信号。2007年发表在《加拿大动物学杂志》的研究以北美棉口蛇为模型，系统分析了它们在遭遇威胁时的警告行为与攻击动作之间的关系。研究者在实验室中用人工手臂模拟捕食者，记录了一百余条棉口蛇的防御反应，包括张口露白、尾巴振动以及咬击等行为顺序。

结果表明，棉口蛇在感受到威胁时会先展示明显的警告姿态，其中张口露出口腔内部的白色黏膜是一种关键信号。数据显示，出现这种动作的个体更可能在接下来发起攻击，而没有张口的个体通常选择保持警戒或逃避。尾巴振动则与攻击无显著相关性，甚至有相当比例的蛇是在咬击之后才出现尾部抖动。这说明张口行为是真实反映攻击意图的信号，而尾巴振动可能起到转移注意或干扰捕食者的作用。

这一结果支持了“诚实信号”假说，在进化过程中，毒蛇通过明显的身体姿势向潜在威胁传递危险信息，从而避免无谓的能量消耗与伤害。对于掠食者而言，这种信号具有明确的警示功能；对于蛇本身而言，警告行为可在必要时减少直接冲突的风险。不同种类在是否展示警告姿态上存在差异，这与其栖息环境、伪装能力和以往经验有关。研究者认为，棉口蛇的张口行为是攻击意愿的可靠指标，而警告机制的多样化反映了毒蛇在生理、行为与环境适应之间的复杂平衡。

总结

高速摄影的应用让人们第一次完整地看到毒蛇的攻击细节，也让科学家重新理解这些动物的生存策略。从生物力学角度看，毒蛇的咬击是一种极高效率的运动，短时间内完成加速、张口、刺入、注毒、脱离等一系列动作。这种效率来自肌肉力量、神经反应和头部结构的精密配合，是长期演化和环境适应的结果。

这些研究让人们看到，毒蛇并非盲目的掠食者，而是拥有灵活策略和高效结构的进化产物。高速影像和行为实验的结合，不仅揭示了毒蛇动作的物理机制，也展示了动物行为背后的生物逻辑。

参考文献：

[1] Cleuren, Silke GC, et al. "Kinematics of strikes in venomous snakes." Journal of Experimental Biology 228.20 (2025): jeb250347.

[2] Glaudas, Xavier, and Christopher T. Winne. "Do warning displays predict striking behavior in a viperid snake, the cottonmouth (Agkistrodon piscivorus)?." Canadian journal of zoology 85.4 (2007): 574-578.

[3] Alfaro, Michael E. "Sweeping and striking: a kinematic study of the trunk during prey capture in three thamnophiine snakes." Journal of Experimental Biology 206.14 (2003): 2381-2392.

策划制作

作者丨杨 超 深圳理工大学科普主管、中国科普作家协会会员

审核丨黄乘明 中国科学院动物研究所研究员 海南大学特聘教授 中国动物学会监事 中国野生动物保护协会理事

来源: 科普中国新媒体

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