為什麼蜘蛛俠不可能存在?
為什麼壁虎是能夠平穩攀爬垂直牆壁的最大動物?一項最新研究做出了科學解釋:體型大於壁虎的動物所需的吸附腳墊過大,因此根本無法實現垂直牆壁的平穩攀爬,因此,超級英雄蜘蛛俠根本不可能存在於現實生活中。
研究顯示,蟎、蜘蛛、樹蛙、壁虎等攀緣動物體表的吸附墊面積與自身體積成正比,因此利用吸附墊的攀緣動物在體型上有一定限制,體型超過壁虎的動物無法利用腳墊攀緣。據科學家預測,人類想要像蜘蛛俠那樣飛檐走壁,體表需要覆蓋40%的吸附墊(或在人體正面大約覆蓋80%)。
研究人員表示,體型過大的動物體表絕大部分需要覆蓋吸附腳墊,而這種形態變化根本無法實現。這是因為,動物體型越大,體表面積越小,當大型動物需要更大的吸附力才能攀緣牆壁時,其體表面積卻不足以覆蓋足夠的吸附腳墊。因此,這些大型動物在進化過程中逐漸形成了其他攀緣特性,例如利用爪子或腳趾實現抓握。這表明,利用吸附墊進行攀緣這一特性對動物體型有所限制,而在進化過程中,壁虎成為了具備這種特性體型最大的動物。
研究人員通過對比昆蟲、青蛙、蜘蛛、蜥蜴和哺乳動物等225種攀緣動物的體重和吸附墊面積,更清晰地認識到了吸附墊面積是如何被動物進化史影響和限制的。研究人員稱,攀緣動物的吸附墊是趨同進化最好的例子,許多動物在經歷了不同的進化史之後形成了同樣的特性。
另外,研究人員發現,近緣物種的吸附墊面積並不總是與體型相稱,而這些動物仍然可以吸附在牆壁上。例如,蛙類就在進化過程中就增加了腳墊的吸附力而非面積。因此,除了增加吸附墊面積,大型動物的攀緣特性還可通過提高其吸附腳墊的吸附力來實現。這項研究對研發大型仿生吸附墊有極大啟示。
相關文獻:http://www.sciencedaily.com/releases/2016/01/160118184359.htm






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