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"仿生學"蜥蜴生存狩獵"一扇門"守望者技能獨特技能防沙耐磨屋檐走在牆森林之間滑行波浪降落在火星上

作者:宇宙小百科

Mwanzaping鬣蜥雄性出生于坦尚尼亞,盧旺達和肯亞,在繁殖季節有鮮紅色的頭部,頸部和上半身,下半身下深藍色,看起來與蜘蛛俠的服裝顔色驚人地相似。

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在現有的爬行動物中,蜥蜴是最豐富的,全世界約有3000種,中國已知有150多種。蜥蜴家族的撤退,變色龍,是最著名的分支之一,但該家族的其他成員也成功地發展了自己豐富多彩的野生生存技能:壁虎喜歡在牆壁上漫遊,蜥蜴可以爬上樹幹,飛蜥蜴在樹林中滑行,前肢和後肢之間發達的皮膚, 而蛇蜥則用自己光滑的身體在地上挖洞,蜥蜴、草蜥、石龍等擅長在地面上飛翔,而冠鬣蜥甚至可以在水面上自由"行走"。

<h1級"pgc-h-right-arrow"資料軌道">單向特技</h1>

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蜥蜴是動物和捕食者的獵物。結果,他們進化出了許多奇特的攻擊和防禦能力,甚至還有一些令人困惑的獨特技能。在進攻方面,舌頭主要用作捕食工具,使用粗糙的舌頭表面和粘液來捕食昆蟲。但有些物種,如回避,并不滿足于這種"捕蟲技巧",而是瞄準生活在樹枝上的鳥類,因為它們舌頭末端的吸盤非常強大,可以捕捉更大的獵物。

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巨型蜥蜴是蜥蜴中捕食性最強的。生活在印度尼西亞島上的科莫多蜥蜴長超過4米,是當今世界上最大的蜥蜴,以豬,鹿和水牛等大型動物為食。據說,在它生命的早期(1萬多年前的更新世),它甚至可以吃掉當時的矮象。

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在防禦方面,除了衆所周知的"斷尾自助"之外,各種防禦性武器也已經演變成"精密"防禦性武器。例如,一隻澳洲蜥蜴的脖子上有一個冠狀的項圈,由舌骨支撐。它具有鮮豔的顔色。瞬間打開,吓跑敵人。

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馬拉加西"僞裝大師"葉尾壁虎的尾巴就像一片枯葉,邊緣有鋸齒狀的凹痕,就像被昆蟲咬傷一樣。它的僞裝技術非常巧妙,幾乎與事實無異。

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短吻鳄蜥蜴是中國廣西的特産,它的栖息樹枝被觸摸,會立即翻身躲在水坑裡。潛水時間長達20分鐘。是以,它有一種俗稱的"潛水蜥蜴"。

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北美肥胖的短角蜥蜴有一種可怕的秘密武器,當受到攻擊時,可以從眼睛裡噴出有毒的血液,射程可達一米。

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在巴哈馬群島,科學家們引進了一種大型食肉蜥蜴,僅僅六個月後,島上本土棕色變色蜥蜴的腿變長了,這樣它們就可以逃到樹枝上,以逃避"殺戮災難"。

有趣的是,再過六個月,它們的腿會變得更短,因為它們更能适應在小樹枝上移動。在短短一年内,該物種已經迅速進化了兩次,令人驚訝的是!

于是,蜥蜴吸引了越來越多生物學家和生态學家的注意和研究,并逐漸解開了他們以前不知道的謎團。他們的許多能力已成為仿生專家探索和模仿的對象。

斷尾再生

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蜥蜴在受到敵人的攻擊時會折斷尾巴,它們的尾巴會不斷跳動,引起捕食者的注意,是以它們可以逃脫,尾巴在生存後再生。這是因為尾椎有一個光滑的關節表面,連接配接尾椎的第一和第二部分。這裡的肌肉,皮膚和鱗片又薄又松。是以,當尾巴受到攻擊時,身體劇烈擺動,尾部肌肉收縮強烈,可能破壞關節表面的尾椎。因為尾巴不是簡單地以脂肪的形式儲存能量,而是形成更容易釋放能量的糖基化脂肪,是以剛剛斷裂的尾巴的神經和肌肉保持了一定的功能,并在地面上不斷振動,進而轉移了捕食者的視線。

尾巴斷裂後,自傷表面上的傷口很快就會愈合,形成尾芽基底。經過一段時間的細胞分裂和生長,進入鱗片形成的分化階段,最後長出比原來的尾巴更短更粗的新再生尾巴。

蜥蜴尾巴為什麼會再生?原來,生物體的細胞分化,形成不同的器官,具有不同的特殊功能,變得隻有做好"專業",而許多未分化的細胞都是"全能型"的,根據身體的需要來改變自己的"專業性"。當蜥蜴的尾巴受傷時,"全能"細胞移動到受傷區域以産生新的尾巴。

動物的再生能力一直是仿生研究的重點。

< h1級""pgc-h-右箭頭"資料軌道""3">防砂</h1>

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對于生活在沙漠中的蜥蜴來說,體表的鱗片可以保護身體免受水分流失。秤覆寫的體表通常是一個複合系統,由單個秤的材料和形狀,鱗片的排列以及皮膚的多層結構組成。

鱗片的形狀多種多樣,主要分為四邊形、六邊形、菱形等,中間鱗片有不同程度的突出。這些尺度有不同的排列方式,可以抽象成瓦片排列和正六邊形排列,其他排列可以從這兩種排列方式轉換而來。皮膚的多層結構由外皮層,由一層組成的硬殼支撐和填充在硬殼中的軟結締組織組成。當體面受力作用時,複合結構能形成多向壓縮的條件,延緩壓力引起的垂直開裂,是以具有較高的承載能力,特别是具有優良的抗氣固兩相流動沖洗能力。是以,形式和結構的結合使沙漠蜥蜴的身體表具有優異的抗風沙侵蝕和耐磨性。

這種生物"耦合"耦合現象也是工業仿生學研究的重點。例如,在水泥生産中,水泥研磨系統是水泥生産的重要核心部件,其磨損和下降是制約水泥生産的一大技術問題。通過模拟沙漠蜥蜴體面,形成一種新型軟耦合的多層耐磨結構,開辟了制備磨輥的新途徑。通過形狀、結構和材料的合理耦合,科學家們成功開發出一種多耦合仿生輥的新型生産工藝,提高了水泥研磨系統核心部件的耐磨性。

< h1級""pgc-h-right-arrow"資料軌道""3">屋檐</h1>

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壁虎可以在光滑的鏡面牆壁或天花闆上自由移動,甚至可以倒挂在一隻腳上。它可以很容易地連接配接和剝離,而不會留下任何爬行表面的痕迹。這堵"飛牆"常常令人費解。

壁虎不是在吸盤上行走,而是在每隻腳的兩百萬根頭發上行走。每個絨毛都有幾十微米厚,頂部分為數十萬個更薄的彎曲絨毛,直徑隻有幾百納米。樁的末端延伸成扁平的形狀,形成一個具有強附着力的微小"刮闆"。這些價值數十億美元的刮刀看起來像西蘭花生長在絨毛之上,為壁虎提供了足夠的空間連接配接到牆壁上以支撐它們的重量。這種特殊的粘附力是由壁虎腳下的大量絨毛和物體表面的分子産生的範德韋特力的積聚。範德韋特是由彼此非常接近的中性分子産生的弱靜電。此外,這種粘合是可逆的,很容易被"剝離"以損壞,就像膠帶被撕掉一樣。

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受壁虎的啟發,科學家們開發了一種功能強大的醫用繃帶,這種繃帶是防水的,可以廣泛用于手術和傷口修複。他們利用計算機技術模拟壁虎腳的唯一結構,在繃帶表面"雕刻"了許多微小的溝壑,大大增強了繃帶的粘附力,繃帶可以貼近人體組織。此外,繃帶由生物聚合物制成,即使留在體内也可以自動生物降解。

科學家們還開發了一種名為壁虎皮的超粘合材料,這種材料高效,可逆且幹粘合。這種仿生材料可以廣泛應用于我們的生活中,例如為足球和闆球守門員制作超棒手套,以及更堅固的地闆鞋和攀岩裝置,制作不再在雨雪中打滑的汽車輪胎,粘住電視,電腦顯示器和其他可以随意連接配接到牆壁并根據需要分開的電子裝置。在影視中,演員們真的可以在摩天大樓的玻璃牆上發揮他們的特技,而不需要使用電腦特技。

壁虎機器人是仿生學領域的一個熱門研究課題。例如,一些科學家模仿了壁虎皮毛的結構,使用20微米寬的橡膠狀微摩爾來制造聚合物微屏和粘合劑塗層。它們纏繞在專門為壁虎機器人制作的四英尺周圍,大大增加了負載。每隻腳都有一隻小手,在爬牆上時很穩定,可以很容易地像壁虎一樣粘合或擡起,并在垂直的木闆,塗漆的金屬和玻璃上自由行走。

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該技術可廣泛應用于消防、驗證、建築等領域,如可用于建造陡峭的牆體,通過任何地形搜救機器人,可開發用于太空探索的爬牆機器人,它可以在任何惡劣條件下行走在航天器外表面,為飛機"體檢"。

< h1級"pgc-h-right-arrow"data-track""3" >在森林之間滑行</h1>

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飛蜥蜴,俗稱"飛龍",生活在中國南方,南亞和東南亞。飛蜥蜴的翅膀從身體兩側的皮膚上突出,并由五根突出的肋骨支撐。它的肋骨是可移動的,從身體的兩側延伸,并且延伸很長。皮膚像扇子一樣被這些肋骨拉扯。當一隻飛蜥蜴在樹枝上奔跑時,它的肋骨是閉合的,但是當它走到另一棵樹上時,肋骨是開放的,這樣它們就可以張開翅膀飛過去。

模仿飛行蜥蜴,人們發明了帶有滑翔傘或降落傘的降落傘服。這種降落傘服,也被稱為連身衣,與飛蜥蜴的翅膀膜非常相似。由于其新穎性,刺激性和安全性,它在成立後的幾年裡變得流行于世界各地。降落傘服不僅保證了運動員自由落體時的安全,而且延長了在空中度過的時間,讓人們體驗到飛翔的心情,還能控制自己在地面上的時間。是以,降落傘也是傘兵最喜歡的新裝備。

< h1級"pgc-h-arrow right-right"data-track""3" >在海浪上行走</h1>

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除了水獺和釣魚蜘蛛等小動物外,大多數動物都太重或太慢而無法在水上行走。是以,當人們看到斑點鬣蜥在水面上"疾馳"時,它們具有驚人的特殊能力,并且在相當長的一段時間内它們仍然無法解釋,甚至認為它們是蜥蜴的"超能力"。是以,它也被稱為"超人蜥蜴"。

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冠鬣蜥在陸地上用四條腿奔跑,而在水上,隻有兩條後腿交替奔跑。速度可達每秒1.5米。它可以在水面上連續運作約4.5米,然後其前肢沉入水中成為遊泳姿勢。斑點鬣蜥水行走技術的秘密是什麼?首先,冠鬣蜥不僅有強壯的後腿和大腳,而且具有與腳趾上的"胡須"相同的毛茸茸的邊緣。在陸地上行走時,胡須是閉合的,在水面上飛行時,胡須是開放的,增加了腳與水之間的接觸面積,使它們不會在水面上傾斜或翻倒。

在高速相機中,冠鬣蜥可以分為三個部分:拍手,戰鬥和恢複。當撞擊水面時,它的腳主要垂直移動;拍打時,它的腳主要向後移動;在恢複過程中,它的腳被擡離水面,為下一步行動做準備。當它的腳進入水中時,淹沒的腿會産生一個氣室,支撐身體并通過腳趾的膨脹進一步擴大室,幫助腿向上擡起。在洞消失之前,它必須迅速将腳趾從水中擡起。是以,這有點像騎自行車,如果我們不踩踏闆,它會慢慢停止,車裡的人會翻車。

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是以,科學家們跟随斑點鬣蜥開發了一種可以在陸地和水中行走的兩栖機器人。機器人長約0.3米。整個身體由碳纖維和塑膠制成。使用兩對相同的四巴機構,相移為180度,并由輕型大功率電機驅動。它模拟了蜥蜴腿的水運動。如果配備生化傳感器,兩栖機器人可用于監測水質,如果配備攝像頭,它可以參與搜救工作。

<"pgc-h-arrow-right-right"資料軌道""3">登陸火星</h1>

現代生活離不開各種交通工具。但是,車輪非常适合在平坦的道路上行駛。當表面由松散的沙子或大石頭組成時,普通車輛無法移動。是以,科學家們正在研究可以快速穿越沙漠的蜥蜴。例如,非洲撒哈拉沙漠中的"魚蜥蜴"可以從頭到尾交替擺動身體,從左到右,蜿蜒穿過沙丘,而美國刺猬隻能用它們強壯的後腿着陸和旋轉,像風車一樣快,并張開毛茸茸的腳趾,更快地推動沙子。對于地形更複雜的蜥蜴,它們通常在細沙或礫石上四肢爬行,必要時隻能用兩條腿奔跑。

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基于蜥蜴适應困難和複雜環境的能力,科學家們開發了一種帶有C腳的六足機器人。

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它的附屬物非常适合在堅硬物質較少的粗糙和柔軟的表面上行走。該機器人長12.7厘米,重136克,非常适合搜尋和救援任務。将來,它也可以選擇作為火星探測器。它将通過火箭發射到火星表面,在火星的山丘或沙灘上跳躍,進行環境調查和科學考察。

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