蛇是如何移动的?这并非全是滑行

蛇是如何移动的?这并非全是滑行

蛇不只是滑行。它们会攻击、滑翔,甚至飞行。 图片来源:uux.cn/DepositPhotos

(神秘的地球uux.cn)据《大众科学》(克拉丽莎·布林卡特):你知道《哈利·波特与魔法石》里哈利意外放出动物园里一条蟒蛇的那个场景吗?蛇优雅地滑出笼中,仿佛魔法般。但蛇的动作并不超自然。那么,没有腿的它们到底是怎么行动的?

布朗大学生态、进化与有机体生物学系助理教授、生物学家兼助理教授杰西卡·廷格尔表示,它们通过协调数百——有时甚至数百块——连接脊椎(构成脊柱的单个骨骼)、肋骨和皮肤的肌肉来实现这一点。换句话说,蛇运动时,就是全身锻炼。

蛇是如何滑行的

不仅仅是这些肌肉让蛇能以那样的方式行动。他们的皮肤也起着作用。“大多数蛇的腹部鳞片上都有我们看不见的手指状突起,”廷格说。这些装置产生恰到好处的摩擦力,使其能够顺畅地向前滑动,不会向后或侧滑。

当大多数人想到蛇在运动时,他们会联想到经典的S形滑行动作。这就是生物学家所说的“横向波动”(字面意思是“左右波浪”)。廷格尔说,现存约4000种蛇类都能以这种方式移动。在不平整的表面上,它们的身体还可能上下起伏以通过颠簸(这被称为“垂直起伏”)。但滑行只是他们移动工具箱中的一种。

蛇能像手风琴一样移动

“除了滑行,他们至少还有十几种其他移动方式,”廷格尔说。“他们大多数人都能做一类叫做手风琴的动作,这种动作涉及反复收缩和伸展身体,就像手风琴一样。”

她解释说,蛇可以用这种手风琴技巧挤过狭窄的隧道、攀爬树干,或沿着树枝缓缓前行。

有些蛇还能横向或直线移动

廷格尔说,有些蛇类还会使用其他奇特的移动方式,比如直线和侧向运动。在直线运动中,蛇保持脊柱笔直,利用腹部肌肉沿着平滑的线向前爬行。这是蛇在狭窄空间中导航的一种有用方式。

在侧向移动中,蛇会在身体的部分向上和前方抬起,同时大致侧向移动。响尾蛇(Crotalus cerastes)和佩林格蝰蛇(Bitis peringueyi)的速度可达每小时18英里。

廷格说:“似乎只有部分物种使用直线或侧绕运动,但鉴于我们对约4000个物种知之甚少,很难判断这些运动究竟有多独特或广泛。”

蛇会游泳、飞行,甚至会侧手翻

“蛇也会游得很好,有些蛇是挖洞高手,”她说。“除此之外,有些物种会做各种古怪的事情,比如在雨林里高大的树木间滑翔。”

Chrysopelea蛇类通常被称为飞蛇——真是令人惊讶。他们有一种特殊技巧,就是在跳跃前将身体压扁,并在空中晃动身体,帮助他们顺畅滑翔。

关岛的棕树蛇利用“套索运动”来扭动光滑的杆子。蛇将身体缠绕成套索状,紧握杆子,利用环内的小侧向弯曲向上移动身体,使它能够到达树梢上的猎物——这可能解释了为何这些蛇类导致十种本地鸟类灭绝。

有两种东南亚物种(Xenophidion schaeferi和Pseudorabdion longiceps)被观察到会翻筋斗。是的——字面意义上像轮子一样滚动。研究人员推测,他们可能是为了吓唬和迷惑捕食者。

蛇如何袭击猎物

除了将蛇从A点带到B点的动作外,蛇在饥饿或受到威胁时还会用另一种运动方式:打击。攻击开始时,蛇会紧紧盘绕,然后以闪电般的速度将头部向前冲刺。

2016年的一项研究发现,响尾蛇和其他物种的攻击时间仅为48到84毫秒。相比之下,人类眨眼大约需要200毫秒,而哺乳动物在被惊讶时需要60到395毫秒才开始移动。换句话说,蛇的攻击速度快于猎物的反应。

蛇型机器人也能滑行

蛇的运动也是科学家们的灵感来源。廷格说,工程师们已经研究蛇形机器人大约30年了。“这样的机器人非常适合穿越杂乱、凹凸或沙地环境,因为有轮子或有肢体的机器人会被困住。”

例如,苏黎世联邦理工学院开发的蛇形机器人能够进入人类、狗、无人机和传统机器人无法进入的狭小空间,穿梭于倒塌建筑的废墟中,直到找到并帮助被困者。

“目前,蛇形机器人还远不及真正的蛇的能力,”廷格说。“通过更多了解真实蛇运动背后的科学,我们可以学到一些重要的原理来改进机器人。”

她指出,即使是蛇皮也能激发新材料,“因为它多功能且具有有趣的材料特性,但到目前为止,人们大多未开发出这种潜力。”

进化赋予了蛇一些非常惊人的运动方式,科学家们才刚刚开始揭示并借鉴它们惊人的活动能力。




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