解開蛇怪蜥蜴在水上奔跑之謎

2020-12-06 新華網客戶端

如果你看過金庸的武俠小說,肯定對武林高手在水面上如蜻蜓般來去自如而佩服有加,繼而夢想著自己有一天也能成為那樣的大俠。但如果你見到一隻蜥蜴非常從容地從水面上跑過,你一定會大吃一驚。生活在南美洲熱帶雨林中的蛇怪蜥蜴就有這種「特異功能」,它們可以在水面上疾步如飛,無論是平靜的湖面,還是流動的小溪,這個小東西都能如履平地,只能讓人自嘆弗如。

 

四腳蛇

 

走近蛇怪蜥蜴

 

蜥蜴,俗稱「四腳蛇」又稱「蛇舅母」,屬於冷血爬蟲類,其種類繁多,大多分布在熱帶和亞熱帶。其生活環境多樣,主要是陸棲,也有樹棲、半水棲和土中穴居。多數以昆蟲為食,也有少數種類兼食植物。蜥蜴是卵生,少數卵胎生。蜥蜴與蛇有密切的親緣關係,二者有許多相似的地方。

 

綠色大蜥蜴

 

多數蜥蜴有四支足,後肢肌肉有力,能迅速奔跑及迅速改變跑動方向。有些被稱為蛇蜥的種類腳已經退化,只留下一些腳的痕跡構造。它們因為有眼瞼和耳朵,所以能與蛇區分。

蛇怪蜥蜴身體細長,後肢粗壯發達,而且腳掌底部具有可張開或收攏的膜。當它在水面上奔跑時,這些膜就會張開,使腳掌與水面的接觸面積大增。當然,秘密遠不止於此。科學家們通過細緻的觀察,發現蛇怪蜥蜴在水面上奔跑時,完整的後肢運動過程包括拍擊、扑打、還原三個連續動作。拍擊時,後肢主要做上下運動,此時在腳的周圍會形成許多氣泡,這些氣泡則會產生一個支撐力,將身體託起來;扑打時,後肢主要向後方運動,產生一個使身體前進的推力,與此同時,之前產生的氣泡破碎並形成一股推力,在完成了上述過程後,它就立刻還原,後肢抬起脫離水面再回到下一個開始動作。蛇怪蜥蜴憑藉這三個連貫而高效的動作,自由地在水上健步如飛。

 

蛇怪蜥蜴

 

揭開蛇怪蜥蜴水上奔跑之謎

 

其實,蜥蜴在水上奔跑的故事還遠沒這麼簡單,因為在快速運動的過程中,必然還會遇到身體如何平衡的問題。蛇怪蜥蜴在水面上奔跑時,它的後肢在快速運動的同時,會給身體中部的兩側提供一對橫向的支持力,這股力量幾乎與向上的支撐力一樣大,這才使它不會在奔跑時摔跤。對比在地面上利用兩腿行走的動物,例如人和鳥類,它們在兩側面上得到的支持力就很小,快速奔跑時的平衡能力也就弱一些。

哈佛大學有機與進化生物研究生託尼婭·赫塞表示,她和她的導師喬治·勞德曾專門對這種蜥蜴進行實驗研究,發現蜥蜴有高超的水面行走技術,能產生一種使它保持在水面上的類似於斜面支撐力的強大力量。「我們曾經預料它們產生足夠的力量使其可以在水面上奔跑。但是,我們沒料到的是,它還能產生一種軀體中部橫向的力量。這個力量可以很好地支撐蜥蜴的軀體側面,使它不會在水面上『翻船』。」赫塞說,「蜥蜴在水上疾跑有點像我們騎自行車,如果你不蹬踏板,自行車就會慢慢地停下來,你就會翻倒在地。如果蜥蜴不在水面上快跑的話,它也會翻倒的。所以,它們需要的就是在跑動過程中保持身體穩定的力。」就像人們在柔軟的平面,比如在沙地上跑步時一樣,身體有向前傾倒的趨勢,蜥蜴也有這樣的前傾趨勢,必須另有某種機制能讓它保持平衡。這就是中部向兩側的支撐力發揮作用的所在,這種力幾乎和向正上方的力一樣大,這些力共同作用使它得以具有水上飛的絕活。

本作品為「科普中國-科學原理一點通」原創 轉載時務請註明出處

 

作者: 科學原理一點通 [責任編輯: 呂芮光]

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