地面行走时蝼蛄与普通昆虫有明显区别

蝼蛄

（神秘的地球报道）据EurekAlert!：节肢动物在进化过程中无疑非常成功，很大程度上因为他们能够在多种环境中实现有效的运动。有足机器人常以昆虫为灵感进行设计，不仅仅是因为他们有优异的身体结构及在不同的环境中运动的能力，而且由于他们能够通过简单的神经系统实现复杂的行为。然而，如何确定昆虫运动采用的基本原则，并分析其内在机制是一种挑战。

研究发现，大多数昆虫地面行走时会采用三角步态，但是对一些具有特化足的昆虫（如蚱蜢、螳螂），在地面行走时的步态会有所不同。例如，蚱蜢有时会抬起后足（用于跳跃）行走，而螳螂捕食时会抬起前足（用于捕食）行走。

蝼蛄是一种特殊的昆虫，主要生活于地下，为适应生存环境，其前足特化为挖掘足。与普通昆虫（如蟑螂、竹节虫、蚂蚁）相比，蝼蛄前足在形态与结构上明显不同。这一特点是否会造成蝼蛄行走步态的特异性？其特化的前足在行走时具有怎样的功能？天津科技大学张琰博士针对这些疑问开展地面行走时蝼蛄的运动特征研究。相关研究成果发表在《中国科学：技术科学》2015年第6卷第6期，题为“The terrestrial locomotion of a mole cricket with foreleg amputation”。

研究采用高速摄像系统记录了蝼蛄行走时的运动图像，对比分析了蝼蛄与蟑螂在地面行走时的步态特征及运动规律；采用前足去除法，分析了蝼蛄前足功能及去除前足后蝼蛄中后足的代偿作用。研究表明，蝼蛄地面行走时的步态为一种特殊步态，中后足的步态与四足动物广泛采用的对角步态相似，前足在地面运动中起到的作用有限。去除前足后，蝼蛄依然可以通过身体的自适应实现稳定行走，中后足的步态特征变化不大。

对蝼蛄前足功能及其在行走中的作用，以及在去除前足后，其余足功能代偿作用的研究，可以为有足多功能机器人的设计提供仿生设计灵感。作为该研究的负责人，张琰表示：“这一研究为人们认识具有特异足的昆虫的运动方式打开了一个全新的思路”。

该研究得到以下资助：国家自然基金项目（Nos. 50635030 and 51405341），天津市高等学校科技发展基金计划项目(No. 20120432)，天津市应用基础与前沿技术研究计划项目(No. 15JCYBJC19300)，天津科技大学科学研究基金(No. 20120123)