蛇爬树不容易。

最新研究发现,有些蛇像懦夫。爬树时,他们紧紧抓住树干,以挽救宝贵的生命。

研究发现,当蛇攀爬时,它们会牢牢抓住树干或其他表面,使用的力量远远超过必要的。研究人员表示,这一发现表明,爬行动物更重视安全,而不是节能。

对于动物来说,爬垂直或倾斜的表面比在平地上水平移动更困难。这个运动的关键是试图防止身体在重力的作用下下滑,不同的动物有不同的解决方法。

例如,许多哺乳动物会用爪子抓树干。一些蜥蜴和树蛙会用特殊的鳍来抓住垂直表面。这些鳍有纤细的毛发,能与物体表面的分子产生静电力(称为范德华力)。然而,人类和其他动物没有这种能力,只能依靠肌肉力量产生的摩擦力来防止滑倒。

蛇是天生的登山者吗?

蛇也通过摩擦爬上陡峭的表面。更具体地说,他们将采取一种扩张和收缩的方式,交替收缩和伸展他们的身体。纽约锡耶纳大学的生物学家格雷格·伯恩斯说:“基本上,身体的一部分紧紧抓住它们能抓住的任何东西,而另一部分向前伸展。”。"它像手风琴一样开合."

到目前为止,没有人知道这条蛇向前移动和缩回时使用了多少肌肉。因此,伯恩斯和他的同事辛辛那提大学的布鲁斯·杰恩决定寻找答案。

他们两人用胶带包裹了一个垂直的圆筒(为了产生必要的摩擦力),并在圆筒上粘贴了一些压力传感条。接下来,他们测量了10条蛇爬圆柱体的力,每条蛇爬10次。这10条蛇属于五个种类,包括蟒蛇、棕色树蛇、地毯蟒蛇、绿色树蟒和一条较小的蟒蛇。

伯恩斯和杰恩然后计算了蛇不从圆柱表面滑落所需的最小抓力。

他们用胶带把蛇放在一个平板上,然后举起平板的一端,直到蛇开始向下滑动。此时,板的倾斜角度可以帮助他们获得蛇和板表面之间的摩擦系数,从而进一步计算蛇必须使用多大的力来抵抗重力引起的向下趋势。他们的计算还考虑了蛇向上爬时产生的力,这种力大小相等,但方向向下。

研究人员认为,蛇本可以采取更经济的方法,用尽可能小的力抓住圆柱体。毕竟,攀爬是非常消耗能量的,一些蛇可以控制肌肉力量,至少当它们抓着猎物的时候。但事实上,他们并没有这样做。

有时,这些蛇的“安全系数”接近1,也就是说,这些爬行动物会用尽可能小的力抓住圆柱体,只要它们不滑下来。在其他时候,它们的“安全系数”几乎是20,这大约是它们用来绑住猎物的力的20倍,是避免滑倒所需的最小力的20倍。

伯恩斯说,“大多数时候,安全系数在2.5到5之间。他们没有使用最大的力量,但也不是他们需要的最小力量。”

为什么一般来说,蛇在攀爬时会用五倍的力量来捆绑圆柱体?研究者不知道。他们推测这可能是因为生活在树上的蛇不经常移动,所以它们攀爬的能量对它们的生活影响很小。

安全的重要性也可能远远超过节能的重要性。虽然研究人员还没有深入研究这个问题,但伯恩斯说,动物王国把安全放在经济之上的行为可能比我们想象的更普遍。

研究表明,壁虎和变色龙在攀爬时有很强的附着力,这是支撑它们所需重量的10倍。虽然还没有对人们在攀爬绳索或岩石时所使用的抓力进行研究,但伯恩斯说,人们也会使用2到4倍的力来抓物体。

壁虎脚上的密集刚毛

模拟壁虎脚趾,人们制作了新的螺丝钉(左)和胶带(右)

仿壁虎爬壁机器人

伯恩斯现在对蛇为什么具有如此高的安全系数非常感兴趣,并计划研究蛇在攀爬时的抓力模式和肌肉活动。他还对研究其他类型的行为安全因素感兴趣。

例如,当一只瞪羚被猎杀时,它会以最大速度奔跑吗?动物在穿越缺口时会选择跳多远?他说,“有许多不同的动物模型来选择安全系数,而这方面的研究确实缺乏。”

(原文转载自foxnews.com,原作者约瑟夫·卡斯特罗,蝌蚪君编译。请注明转载来源。)