會飛的天堂樹蛇

2021-02-11 煎蛋

畫蛇添足這個成語除了寓意多餘的工作,非但無益反而不合適,還普及了一個事實:蛇是沒有腳的。但這並不能阻止它們四處走動。這些狡猾的生物甚至可以輕鬆地在陸地或水上飛奔而無需腳或鰭。有的,還,會,飛。*本段直觀演示了什麼叫畫蛇添足~

傑克·索查(Jake Socha)是天堂樹蛇(Chrysopelea paradisi)的專家,該蛇生活在東南亞,眾所周知,它們可以從一根樹枝上飛旋滑翔到另一根。

索查已經研究這些生物20多年,儘管他承認它們並不是按照一般人理解的那樣飛翔,但它們的行動對於一個完全沒有四肢的動物而言,仍是令人印象深刻的壯舉。

維吉尼亞理工大學生物醫學工程系的索查說:「我們知道蛇會蜿蜒起伏。那是它們的生理運動基礎……現在一條蛇飛到空中,然後它問自己,'我該怎麼辦?我能怎麼辦!我是一條蛇。我就會這麼爬。所以……'」

但是,Socha懷疑還有更多的細節。他和同事創建了飛蛇的3D模型,並顯示出擺動對於飛行中的動態穩定性至關重要,可以使蛇長時間直立滑翔。

研究結果表明,如果不擺來擺去,天堂樹蛇根本無法走太遠。實際上,它可能會一頭栽倒地裡。

機械工程師、研究的主要作者、維珍娜理工學院的艾薩克·耶頓說:「真正使這項研究變得有價值的是,它極大地提高我們對滑行運動學的理解以及對系統進行建模的能力。樹蛇的滑翔機制很複雜,通常很難再野外獲得蛇的配合。要使模型準確,需要複雜的工具。但是我們非常滿意自己的工作,攻克了所有難點。」

研究始於2015年,當時研究人員利用23個高速攝像頭——用於捕獲戲劇和舞蹈動作——安置在四層黑匣子劇院,把那裡改造成室內滑行舞臺。

表演者是蛇。研究人員把紅外反射帶纏在蛇身上,從而能夠使用運動捕捉系統記錄各個角度的運動。

從頭到尾有11到17個參考點,記錄7種不同的天堂樹蛇從8.3米高的道具樹木跳到下面的樹上。

「有了實體參照物,我們就可以把蛇的運動數據後,得到準確的模型。」

作者解釋說,運動中的盤旋有點像丟出的飛盤:使蛇在空中滑行時保持直立,而不是在自身應力和重力作用下迅速失去平衡。

水平和垂直擺動增加了蛇飛行的水平和垂直距離。平均行進距離增加了6.9米。

除了使我們更好地理解自然生物的生存技巧,新研究對機器人開發領域而言可能也是個福音。

航空航天和海洋工程師Shane Ross說:「進化是最終的創造性修補匠。我們很高興能發現大自然給出的解決方案。」

本文譯自 sciencealert,由譯者 majer 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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