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揭秘壁虎的"超能力":藏在脚下的奥秘

更新:2013-07-04 12:38:23

世界上许多生物在自然界“适者生存”及长期演化中练就了一身特殊的本领,例如,壁虎、蜘蛛、蚂蚁等,它们不仅能在垂直墙壁上运动自如,而且能在天花板上停留和爬行,地球引力对它们似乎没什么影响。多少年来,人们对生物这种飞檐走壁的能力一直众说纷纭,尤其是体重较大的壁虎。数千年前人类就已经注意到壁虎这种超能力,亚里士多德(Aristotle,B.C.384-322)曾在《动物自然科学史》中记载:“壁虎即使头部向下也能在树上自由上下爬行”。我们不禁要问:是什么使壁虎拥有如此超强黏附力?人类为什么没有这种超能力?其实,早在2002年,好莱坞大片《蜘蛛侠》中男主角那身飞檐走壁的本领就形象描述了人类对这种超能力的向往。

 

蜘蛛侠剧照

  长期以来,壁虎脚下的奥秘引起了科学家们浓厚的兴趣,国内外很多科技工作者一直致力于研究和仿生壁虎这种飞檐走壁的能力,并试图从各个方面,利用各种手段,揭示隐藏在其脚下的黏附机理,并澳门皇家赌场在线该机理为人类所用的途径 。近年来,随着实验设备的发展和实验技术的进步,人们能够清楚地观察到微米甚至纳米结构的图像,对壁虎黏附机理的研究才取得了重大进展。

  1、 壁虎脚掌黏附系统结构

  壁虎种类虽然多种多样,但其脚掌黏附系统的结构在微观上却是惊人的相似,从图2所示的不同种类壁虎的脚掌结构是不难得出这个结论的。让我们以大守宫为例来说明壁虎脚掌结构的特点。它是亚洲体型最大的壁虎,体长可达30至40厘米,重达200至300克,是科学家常用来研究的对象。我们用肉眼就能观察到它柔软的足垫上呈现出一条条弧状褶皱,长度约为1-2毫米。上世纪60年代,随着扫描电镜的出现,壁虎脚掌上错综复杂的黏附系统结构才得以揭示。研究表明,壁虎的黏附系统是一种多分级、多纤维状表面的结构,壁虎的每个脚趾生有数百万根细小刚毛,每根刚毛的长度约为30-130微米,直径为数微米,约为人类头发直径的十分之一。刚毛的末端又分叉形成数百根更细小的铲状绒毛(100-1000根),每根绒毛长度及宽度方向的尺寸约为200纳米,厚度约为5纳米,如图3所示。

  不同种类壁虎的脚掌结构

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