夏日秋夜,当我们看到壁虎在墙上、窗户上、屋檐下自如地行走,捕食蚊虫时,不禁心生羡慕。科学家们也一直想模仿壁虎的这种能力,首先需要弄清楚壁虎为何具备这样的技能。
单纯模仿壁虎的脚是不够的
经过研究,科学家发现壁虎的脚趾非常独特,具有吸盘结构,使壁虎能够吸附在墙壁上。于是他们制造了手脚都有吸盘的机器人,虽然机器人能够吸附在墙壁上,但一旦开始爬行,就会掉落下来。因此,科学家们还需进一步研究。六年前,科学家发现仅仅依靠吸盘还不够,壁虎脚趾上的细密刚毛增加了摩擦和静电吸附力,从而使壁虎能够在光滑的墙壁上轻松爬行。然而,即使给机器人装上了细密的刚毛,效果仍然不理想,机器人依旧容易滑落。
科学家感到困惑:壁虎究竟是如何在极其光滑的墙壁和天花板上稳定爬行的?
尾巴防止向后翻
一次偶然的观察启发了科学家:当一只壁虎遭遇天敌,断掉尾巴试图逃跑时,却从光滑的墙壁上跌落下来。尽管如此,它还是蹒跚地逃走了。大多数人可能会认为壁虎是因为过于紧张而跌落,但这位科学家并没有将跌落归因于心理因素,而是思考:为什么断掉尾巴会让壁虎难以在光滑的墙壁上爬行?难道壁虎的尾巴在攀爬过程中发挥了重要作用?
为了验证这一假设,科学家捕捉了一些壁虎进行实验,实验结果证实了他的想法:壁虎的尾巴不仅仅是为了逃生而留给敌人的,它们的作用非常大,甚至关系到壁虎的生存。
实验表明,对于失去尾巴的壁虎来说,攀登普通的墙壁没有问题,但在光滑的墙壁上爬行时,尾巴是必不可少的。它们的尾巴就像第五条腿,可以防止向后翻倒。在爬行过程中,壁虎至少有一条腿抬起时,尾巴会紧贴墙面,这是在几毫秒内发生的关键动作。
平稳落地,还靠尾巴
不仅如此,进一步的研究发现,壁虎的尾巴在落地时起到了操纵杆和方向舵的作用。壁虎在跌落地面时,有尾巴的壁虎总能四脚着地,平稳落地,而失去尾巴的壁虎可能会头部先着地,这对它们来说非常危险。高速摄影分析显示,有尾巴的壁虎在落地过程中,只需轻微转动尾巴,就能让身体四脚朝向地面。猫等动物虽然也能四脚落地,但需要身体扭动来配合尾巴,而壁虎的四肢和脊柱根本不需要动。有了这样一条尾巴,即使在强风中,壁虎也不会害怕,依然能够平稳落地。
由此可见,对于攀爬倒挂的壁虎而言,尾巴的重要性不言而喻。失去尾巴,随时可能面临生命危险。这些发现给了科学家极大的启示,他们终于明白为什么之前研究的机器人效果不佳。看来机器人不必完全模仿人类的形态,大自然的设计往往是最巧妙和合理的。要想让机器人拥有壁虎的特殊能力,就需要设计出像壁虎那样的尾巴。