動物的尾巴有何妙用呢?據美國加州大學伯克利分校的新研究顯示,對壁虎來說,和大多數動物不同,它可能關系到生與死。
防止垂直跌落
加州大學伯克利分校的生物學家發(fā)現,壁虎依靠它們的尾巴防止從垂直的表面跌落,而且如果真的摔了下來,它們也會依靠尾巴在空中調整自己,就像跳傘運動員一樣安全著地。這一發(fā)現已經幫助工程師們設計出性能更優(yōu)秀的攀登機器人,并可能在無人滑翔機或航天器的設計中發(fā)揮作用。研究人員表示,或許設計一種靈活的尾巴可以幫助宇航員在太空工作起來更得心應手。
據加州大學伯克利分校系統生物學教授羅伯特·弗爾介紹,早先在壁虎身上所做的實驗集中在它們獨特的腳趾上,腳趾是揭秘它們爬上墻壁緊貼天花板的關鍵所在。工程師們受弗爾發(fā)現的啟發(fā),開始研制像壁虎一樣的機器人,這時他們發(fā)現,尾巴可能是防止機器人在它們爬上垂直表面時傾斜和滑落的“秘密武器”。
尾巴當第五條腿
當弗爾回到實驗室研究壁虎,尤其是東南亞尾巴扁平的蝎虎,如何利用它們的尾巴時,他們發(fā)現壁虎的尾巴對應付光滑表面至關重要。弗爾說:“當我們把所有的壁虎趕上標準的表面時,它們沒有滑落,而且沒有用它們的尾巴。但當我們換成光滑的表面時,我們發(fā)現它們有一個活躍的尾巴,就像第5條腿一樣防止它們向后翻倒。”
在高速視頻的幫助下,研究人員發(fā)現,當壁虎的一條腿喪失牽引力時,它會把尾巴貼到表面以防止向后滑倒直到腳趾再次獲得抓握力。這一切僅需幾毫秒,因為壁虎能以每秒3英尺的速度爬上一面墻,每秒前進換腳30次。
能調整落地姿態(tài)
在光滑的墻面實驗中,弗爾注意到其他一些有關壁虎在跌落時的情況。在利用尾巴在空中自我調整后它們幾乎總是四點著地。用高速視頻記錄壁虎從一片假樹葉上翻倒的經過,他們發(fā)現這些壁虎轉動尾巴以便它們的身體翻轉朝下,然后伸出腿和腳著地。由于壁虎典型的能儲存脂肪的大尾巴,這種空中調整是有可能的。
雖然其他研究人員以前就注意到這種著地,但弗爾有關尾巴作用的發(fā)現實屬首次。弗爾說:“壁虎在將近70%的試驗中一直保持四肢和脊柱是絕對靜止的,只轉動了尾巴直到翻轉朝下。”
此外,在面朝下之后,這些壁虎常常用它們的尾巴在空中調整自己,就像一個跳傘運動員朝目標著陸區(qū)滑行一樣。在風洞試驗中,壁虎居然能在氣流中盤旋并利用它們的尾巴移動到固體著陸點。
弗爾說:“這一發(fā)現是基礎研究如何帶來意想不到的應用的另一個典范,這些應用包括新的攀登和滑行機器人、高度機動性無人航天器甚至是太空交通工具中的能效控制。”(楊孝文)
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