壁虎能在水面行走的奥秘,壁虎在水面跑步
然而,科学家早已知道壁虎是凭借脚掌上长有的被称为刚毛的无数微小毛发来立足于光滑的垂直平面上,但如何在水面上行走,却一直是一个谜——直到现在。
英国牛津大学的Jasmine Nirody和德国马克斯普朗克研究所的Ardian Jusufi最近完成的研究,向我们解释了壁虎如何完成这一惊人的壮举。
某些昆虫,如盗
小孩子都知道,壁虎能够在竖直的墙壁上爬行——所以古典公案小说中有一种功夫叫壁虎游墙术。但是很少有人晓得,壁虎还会铁掌水上漂。它们踩在水面上,移动速度几乎和在地面上一样快。
然而,科学家早已知道壁虎是凭借脚掌上长有的被称为刚毛的无数微小毛发来立足于光滑的垂直平面上,但如何在水面上行走,却一直是一个谜——直到现在。
英国牛津大学的Jasmine Nirody和德国马克斯普朗克研究所的Ardian Jusufi最近完成的研究,向我们解释了壁虎如何完成这一惊人的壮举。
某些昆虫,如盗蛛和水黾,因为自身足够轻,可以被水的表面张力(表面水分子之间的力)承托。
与此同时,较大的动物,如鷿鷈(pi ti,俗称油鸭),也可以在水上行走,因为它们力气够大,可以在快速移动时用脚拍打水面,在它周围创造一个空气袋。空气袋产生的浮力短暂地平衡了鷿鷈的体重。
但是壁虎的大小通常介于这两类之间。它们既无法产生足够的击打力量形成空气袋,又太重而不能被表面张力支撑。
科学家通过理论计算,以及后来的视频分析证实,与其他在水面上行走的物种不同,壁虎使用的组合技能使其在水面上移动得比在水中游泳更快。
The gecko combo. (Current Biology)
通过分析高速摄像机拍下的视频,科学家发现,壁虎的步态类似于水蜥蜴。足部高高抬起,落下并拍打水面,然后在水下划动。
当科学家在水中添加了洗涤剂时,水的表面张力消失,壁虎的速度和头部所在高度同时减半。
这表明它们至少部分地利用表面张力。
我们还发现,壁虎同时借助水静力(浮力)和水动力(水面上的运动所产生的升力,就像快艇)。这些力一起为壁虎提供额外的升力。
此外,壁虎只能将头部和躯干完全保持在水面之上,使尾巴拖到水下。
当几乎一半的身体处于水下且面对更大的阻力时,能够以几乎与陆地一样快的速度移动,是非常了不起的壮举——不服气,可以看看迈克尔·菲尔普斯。
最新的研究表明,中型动物为了在水面快速奔跑,需要复杂而巧妙的物理组合技。
新的知识可以帮助我们设计出更高效的仿生机器人——既能爬上竖直的峭壁,又能在水面上奔跑如飞。
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壁虎无法在水上漂浮这种说法是正确的吗
这种说法是错误的,壁虎可以在水面上漂浮、奔跑,根据研究发现,壁虎能够以将近每秒1米的速度在水面上行走,是由于其超疏水性的皮肤、后腿的蹬力以及尾部动力共同实现的,缺一不可。
壁虎的踩水方式类似于水蜥蜴,足部高高抬起,落下并拍打水面,然后在水下划动,除了高速的踩踏和利用了部分水的表面张力,在壁虎飞奔的过程中,尾巴也会摆动起来,这样是为了协助形成推力,以便更好的进行水上漂。
壁虎生活习性
壁虎是昼伏夜出的动物。白天,它潜伏在壁缝、瓦檐下、橱柜背后等隐蔽的地方,夜间则出来活动。夏、秋的晚上,壁虎常出现在灯光照射的墙壁上、屋檐下或电杆上,捕食蚊、蝇、飞蛾和蜘蛛等,是有益无害的动物。
壁虎在受到惊吓或者当你去捕捉它的时候,只要一碰到它,它的尾巴就会立即折断,壁虎也就乘机逃跑了。这种现象,在动物学上叫做“自割”,也称为“自切”、“自残”和“自截”。
壁虎为什么可以“飞檐走壁”?
关于壁虎和昆虫的吸附系统研究的文字记载可以追溯到几千年前,但直到2000年,科学家们才证实它们正是通过物理学上的范德华力-一种微弱的分子间作用力来实现的。壁虎的脚通常被认为是不带有粘性的,但它却能够通过消耗极小的能量而产生惊人的吸附力,这就是壁虎们飞檐走壁的奥秘。通过电子显微镜观察,发现壁虎的脚趾生有数以百万计的细小绒毛——刚毛.每根刚毛约有100微米长(相当于两根人头发的宽度),顶部都有约1000个更细小的分支.一根刚毛能够支撑相当于一只蚂蚁的重量,100万根刚毛虽然不到一枚小硬币的面积,却可以支撑20公斤的重量.如果壁虎同时使用全部刚毛,就能够支撑125公斤的重量.研究生物力学的奥顿指出,壁虎脚趾的粘性正是通过这种细小的爪垫与接触物分子的分子间作用力——范德华力实现的.实际上,壁虎只用一个脚趾,就能够支撑整个身体.绝大多数脚上有粘力的动物和昆虫往往要靠水的毛细作用获得粘力.而壁虎、一些蜥蜴以及一种昆虫,却有能力在不使用水的情况下飞檐走壁.
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