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"仿生学"蜥蜴生存狩猎"一扇门"守望者技能独特技能防沙耐磨屋檐走在墙森林之间滑行波浪降落在火星上

作者:宇宙小百科

Mwanzaping鬣蜥雄性出生于坦桑尼亚,卢旺达和肯尼亚,在繁殖季节有鲜红色的头部,颈部和上半身,下半身下深蓝色,看起来与蜘蛛侠的服装颜色惊人地相似。

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在现有的爬行动物中,蜥蜴是最丰富的,全世界约有3000种,中国已知有150多种。蜥蜴家族的撤退,变色龙,是最著名的分支之一,但该家族的其他成员也成功地发展了自己丰富多彩的野生生存技能:壁虎喜欢在墙壁上漫游,蜥蜴可以爬上树干,飞蜥蜴在树林中滑行,前肢和后肢之间发达的皮肤, 而蛇蜥则用自己光滑的身体在地上挖洞,蜥蜴、草蜥、石龙等擅长在地面上飞翔,而冠鬣蜥甚至可以在水面上自由"行走"。

<h1级"pgc-h-right-arrow"数据轨道">单向特技</h1>

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蜥蜴是动物和捕食者的猎物。结果,他们进化出了许多奇特的攻击和防御能力,甚至还有一些令人困惑的独特技能。在进攻方面,舌头主要用作捕食工具,使用粗糙的舌头表面和粘液来捕食昆虫。但有些物种,如回避,并不满足于这种"捕虫技巧",而是瞄准生活在树枝上的鸟类,因为它们舌头末端的吸盘非常强大,可以捕捉更大的猎物。

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巨型蜥蜴是蜥蜴中捕食性最强的。生活在印度尼西亚岛上的科莫多蜥蜴长超过4米,是当今世界上最大的蜥蜴,以猪,鹿和水牛等大型动物为食。据说,在它生命的早期(1万多年前的更新世),它甚至可以吃掉当时的矮象。

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在防御方面,除了众所周知的"断尾自助"之外,各种防御性武器也已经演变成"精密"防御性武器。例如,一只澳大利亚蜥蜴的脖子上有一个冠状的项圈,由舌骨支撑。它具有鲜艳的颜色。瞬间打开,吓跑敌人。

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马达加斯加"伪装大师"叶尾壁虎的尾巴就像一片枯叶,边缘有锯齿状的凹痕,就像被昆虫咬伤一样。它的伪装技术非常巧妙,几乎与事实无异。

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短吻鳄蜥蜴是中国广西的特产,它的栖息树枝被触摸,会立即翻身躲在水坑里。潜水时间长达20分钟。因此,它有一种俗称的"潜水蜥蜴"。

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北美肥胖的短角蜥蜴有一种可怕的秘密武器,当受到攻击时,可以从眼睛里喷出有毒的血液,射程可达一米。

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在巴哈马群岛,科学家们引进了一种大型食肉蜥蜴,仅仅六个月后,岛上本土棕色变色蜥蜴的腿变长了,这样它们就可以逃到树枝上,以逃避"杀戮灾难"。

有趣的是,再过六个月,它们的腿会变得更短,因为它们更能适应在小树枝上移动。在短短一年内,该物种已经迅速进化了两次,令人惊讶的是!

于是,蜥蜴吸引了越来越多生物学家和生态学家的注意和研究,并逐渐解开了他们以前不知道的谜团。他们的许多能力已成为仿生专家探索和模仿的对象。

断尾再生

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蜥蜴在受到敌人的攻击时会折断尾巴,它们的尾巴会不断跳动,引起捕食者的注意,因此它们可以逃脱,尾巴在生存后再生。这是因为尾椎有一个光滑的关节表面,连接尾椎的第一和第二部分。这里的肌肉,皮肤和鳞片又薄又松。因此,当尾巴受到攻击时,身体剧烈摆动,尾部肌肉收缩强烈,可能破坏关节表面的尾椎。因为尾巴不是简单地以脂肪的形式储存能量,而是形成更容易释放能量的糖基化脂肪,所以刚刚断裂的尾巴的神经和肌肉保持了一定的功能,并在地面上不断振动,从而转移了捕食者的视线。

尾巴断裂后,自伤表面上的伤口很快就会愈合,形成尾芽基底。经过一段时间的细胞分裂和生长,进入鳞片形成的分化阶段,最后长出比原来的尾巴更短更粗的新再生尾巴。

蜥蜴尾巴为什么会再生?原来,生物体的细胞分化,形成不同的器官,具有不同的特殊功能,变得只有做好"专业",而许多未分化的细胞都是"全能型"的,根据身体的需要来改变自己的"专业性"。当蜥蜴的尾巴受伤时,"全能"细胞移动到受伤区域以产生新的尾巴。

动物的再生能力一直是仿生研究的重点。

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对于生活在沙漠中的蜥蜴来说,体表的鳞片可以保护身体免受水分流失。秤覆盖的体表通常是一个复合系统,由单个秤的材料和形状,鳞片的排列以及皮肤的多层结构组成。

鳞片的形状多种多样,主要分为四边形、六边形、菱形等,中间鳞片有不同程度的突出。这些尺度有不同的排列方式,可以抽象成瓦片排列和正六边形排列,其他排列可以从这两种排列方式转换而来。皮肤的多层结构由外皮层,由一层组成的硬壳支撑和填充在硬壳中的软结缔组织组成。当体面受力作用时,复合结构能形成多向压缩的条件,延缓压力引起的垂直开裂,因此具有较高的承载能力,特别是具有优良的抗气固两相流动冲洗能力。因此,形式和结构的结合使沙漠蜥蜴的身体表具有优异的抗风沙侵蚀和耐磨性。

这种生物"耦合"耦合现象也是工业仿生学研究的重点。例如,在水泥生产中,水泥研磨系统是水泥生产的重要核心部件,其磨损和下降是制约水泥生产的一大技术问题。通过模拟沙漠蜥蜴体面,形成一种新型软耦合的多层耐磨结构,开辟了制备磨辊的新途径。通过形状、结构和材料的合理耦合,科学家们成功开发出一种多耦合仿生辊的新型生产工艺,提高了水泥研磨系统核心部件的耐磨性。

< h1级""pgc-h-right-arrow"数据轨道""3">屋檐</h1>

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壁虎可以在光滑的镜面墙壁或天花板上自由移动,甚至可以倒挂在一只脚上。它可以很容易地连接和剥离,而不会留下任何爬行表面的痕迹。这堵"飞墙"常常令人费解。

壁虎不是在吸盘上行走,而是在每只脚的两百万根头发上行走。每个绒毛都有几十微米厚,顶部分为数十万个更薄的弯曲绒毛,直径只有几百纳米。桩的末端延伸成扁平的形状,形成一个具有强附着力的微小"刮板"。这些价值数十亿美元的刮刀看起来像西兰花生长在绒毛之上,为壁虎提供了足够的空间连接到墙壁上以支撑它们的重量。这种特殊的粘附力是由壁虎脚下的大量绒毛和物体表面的分子产生的范德韦特力的积聚。范德韦特是由彼此非常接近的中性分子产生的弱静电。此外,这种粘合是可逆的,很容易被"剥离"以损坏,就像胶带被撕掉一样。

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受壁虎的启发,科学家们开发了一种功能强大的医用绷带,这种绷带是防水的,可以广泛用于手术和伤口修复。他们利用计算机技术模拟壁虎脚的唯一结构,在绷带表面"雕刻"了许多微小的沟壑,大大增强了绷带的粘附力,绷带可以贴近人体组织。此外,绷带由生物聚合物制成,即使留在体内也可以自动生物降解。

科学家们还开发了一种名为壁虎皮的超粘合材料,这种材料高效,可逆且干粘合。这种仿生材料可以广泛应用于我们的生活中,例如为足球和板球守门员制作超棒手套,以及更坚固的地板鞋和攀岩设备,制作不再在雨雪中打滑的汽车轮胎,粘住电视,电脑显示器和其他可以随意连接到墙壁并根据需要分开的电子设备。在影视中,演员们真的可以在摩天大楼的玻璃墙上发挥他们的特技,而不需要使用电脑特技。

壁虎机器人是仿生学领域的一个热门研究课题。例如,一些科学家模仿了壁虎皮毛的结构,使用20微米宽的橡胶状微摩尔来制造聚合物微屏和粘合剂涂层。它们缠绕在专门为壁虎机器人制作的四英尺周围,大大增加了负载。每只脚都有一只小手,在爬墙上时很稳定,可以很容易地像壁虎一样粘合或抬起,并在垂直的木板,涂漆的金属和玻璃上自由行走。

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该技术可广泛应用于消防、取证、建筑等领域,如可用于建造陡峭的墙体,通过任何地形搜救机器人,可开发用于太空探索的爬墙机器人,它可以在任何恶劣条件下行走在航天器外表面,为飞机"体检"。

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飞蜥蜴,俗称"飞龙",生活在中国南方,南亚和东南亚。飞蜥蜴的翅膀从身体两侧的皮肤上突出,并由五根突出的肋骨支撑。它的肋骨是可移动的,从身体的两侧延伸,并且延伸很长。皮肤像扇子一样被这些肋骨拉扯。当一只飞蜥蜴在树枝上奔跑时,它的肋骨是闭合的,但是当它走到另一棵树上时,肋骨是开放的,这样它们就可以张开翅膀飞过去。

模仿飞行蜥蜴,人们发明了带有滑翔伞或降落伞的降落伞服。这种降落伞服,也被称为连身衣,与飞蜥蜴的翅膀膜非常相似。由于其新颖性,刺激性和安全性,它在成立后的几年里变得流行于世界各地。降落伞服不仅保证了运动员自由落体时的安全,而且延长了在空中度过的时间,让人们体验到飞翔的心情,还能控制自己在地面上的时间。因此,降落伞也是伞兵最喜欢的新装备。

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

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除了水獭和钓鱼蜘蛛等小动物外,大多数动物都太重或太慢而无法在水上行走。因此,当人们看到斑点鬣蜥在水面上"疾驰"时,它们具有惊人的特殊能力,并且在相当长的一段时间内它们仍然无法解释,甚至认为它们是蜥蜴的"超能力"。因此,它也被称为"超人蜥蜴"。

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冠鬣蜥在陆地上用四条腿奔跑,而在水上,只有两条后腿交替奔跑。速度可达每秒1.5米。它可以在水面上连续运行约4.5米,然后其前肢沉入水中成为游泳姿势。斑点鬣蜥水行走技术的秘密是什么?首先,冠鬣蜥不仅有强壮的后腿和大脚,而且具有与脚趾上的"胡须"相同的毛茸茸的边缘。在陆地上行走时,胡须是闭合的,在水面上飞行时,胡须是开放的,增加了脚与水之间的接触面积,使它们不会在水面上倾斜或翻倒。

在高速相机中,冠鬣蜥可以分为三个部分:拍手,战斗和恢复。当撞击水面时,它的脚主要垂直移动;拍打时,它的脚主要向后移动;在恢复过程中,它的脚被抬离水面,为下一步行动做准备。当它的脚进入水中时,淹没的腿会产生一个气室,支撑身体并通过脚趾的膨胀进一步扩大室,帮助腿向上抬起。在洞消失之前,它必须迅速将脚趾从水中抬起。所以,这有点像骑自行车,如果我们不踩踏板,它会慢慢停止,车里的人会翻车。

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因此,科学家们跟随斑点鬣蜥开发了一种可以在陆地和水中行走的两栖机器人。机器人长约0.3米。整个身体由碳纤维和塑料制成。使用两对相同的四巴机构,相移为180度,并由轻型大功率电机驱动。它模拟了蜥蜴腿的水运动。如果配备生化传感器,两栖机器人可用于监测水质,如果配备摄像头,它可以参与搜救工作。

<"pgc-h-arrow-right-right"数据轨道""3">登陆火星</h1>

现代生活离不开各种交通工具。但是,车轮非常适合在平坦的道路上行驶。当表面由松散的沙子或大石头组成时,普通车辆无法移动。因此,科学家们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"鱼蜥蜴"可以从头到尾交替摆动身体,从左到右,蜿蜒穿过沙丘,而美国刺猬只能用它们强壮的后腿着陆和旋转,像风车一样快,并张开毛茸茸的脚趾,更快地推动沙子。对于地形更复杂的蜥蜴,它们通常在细沙或砾石上四肢爬行,必要时只能用两条腿奔跑。

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基于蜥蜴适应困难和复杂环境的能力,科学家们开发了一种带有C脚的六足机器人。

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它的附属物非常适合在坚硬物质较少的粗糙和柔软的表面上行走。该机器人长12.7厘米,重136克,非常适合搜索和救援任务。将来,它也可以选择作为火星探测器。它将通过火箭发射到火星表面,在火星的山丘或沙滩上跳跃,进行环境调查和科学考察。

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