昆蟲能咬多硬的東西？強大的咀嚼能力使它能夠更簡單地打破更堅硬的食物並擊敗對手。來自波恩大學生物系的研究人員們開發了測量小動物咬合力的forceX移動系統以及分析數據的forceR軟件。這使得理解咬合力的演變成為可能，如昆蟲的咬合力。這些結果最近發表在《Methods in Ecology and Evolution》上。

科學家手掌中的螳螂蠕動了一下。這只昆蟲通過咬住兩塊金屬板來保護自己，當它接近傳感器時金屬板將壓力傳遞給壓電晶體。一個放大器將晶體產生的電壓（取決於負載）傳輸到一台筆記本電腦。在屏幕上，可以看到許多曲線，其中一些曲線抽搐著突然攀升並達到一個高原，然後回落到零。根據昆蟲達到它可能咬人的最大力量的速度，上升和下降有時可能更平緩。

幾乎沒有任何關於咬合力的數據

波恩大學進化生物學和生態學研究所的博士生Peter T. Rühr說道：“目前幾乎沒有任何關於昆蟲咬合力的數據。”通過他們的傳感器系統forceX，研究人員希望調查昆蟲的下顎、肌肉組織和頭部形狀是如何進化以應對各自環境的挑戰的。Rühr表示：“能夠用力咬人可能並不總是有利的，因為保持強有力的咬人能力需要更高的能量成本。咬合力可能取決於，如昆蟲以什麼食物為食或它是否需要下頜骨來保護自己。”

由歐洲研究理事會(ERC)授予起始資助的Alexander Blanke教授博士領導的研究小組在現有的測量咬合力的系統基礎上進行了改進。

為了確定被研究昆蟲的下顎是否在適當的區域跟傳感器的金屬板接觸，波恩大學的研究人員採用了一個立體顯微鏡，它類似於一個強大的放大鏡。頂板使用一個搖桿將力傳遞給傳感器，而底板保持靜止不動。

可以根據下頜骨的大小靈活調整

“根據下頜骨的大小和開口角度，我們使用不同大小、可互換的咬合板，”Rühr解說道，“這使得傳感器可以在一個相對寬的範圍內進行調整以滿足動物的特殊要求。整個系統由電池供電，因此可用於移動測量–甚至在’野外’。”

對於蜇人的昆蟲，研究人員使用了一個由塑料製成的支架。這些動物完全消失在小瓶中，只有帶有口器的頭部從前面的一個小孔中伸出來。Rühr指出：“這使我們能更好地定位昆蟲，而不必用手握住它們。”通常情況下，這些動物在咬人之前不需要太多的勸說。它們在陌生的環境中感到不自在並以防禦性的咬合進行反擊。如果這種本能行為未能實現，研究人員會用一把精緻的刷子撫摸昆蟲的頭部。

測量的高度準確性

在發表在《Methods in Ecology and Evolution》的文章中，研究人員確定了該系統的準確性。他們通過將不同的重量（從一克到幾乎一公斤不等）附加到可移動的金屬板上來實現這一點。他們總共進行了1600次的測試，結果顯示測量之間的偏差最大為2.2%。Rühr說道：“這是非常準確的。”該系統還可用於測量如蝎子或螃蟹爪子的力量。

Rühr和Blanke在科隆大學期間建造了這個系統，部分是跟當地的精密工程車間合作。在波恩大學，他們進一步優化了該系統並進行了精度測量。該手稿還描述了新的forceR軟件，它可以被用來評估和比較咬合力值和咬合曲線的形狀。研究人員不希望將咬合力傳感器系統推向市場。Rühr說道：“相反，’生態學和進化方法’中提出的結果為複制提供了基礎。該傳感器的基本部件甚至可以用3D打印機複製。”