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研究表明,壁虎每只脚上大约有50万根非常细的刚毛,每根刚毛末端有400到1000根更细的分枝。这种精细的结构使得刷毛和物体表面之间的接触面积非常大,并且由每个刷毛产生的范德华力累积在一起形成非常大的吸附力。这就是壁虎能够爬过屋檐和墙壁的秘密。蜘蛛侠之所以有能力爬过屋檐和墙壁,只是因为他的手和脚上有变异和无数细毛。

让人像蜘蛛侠一样飞檐走壁 科技做得到吗?

如今,科学家们已经根据这一原理开发出了一种仿生壁虎带,但是如果我们真的想像蜘蛛侠一样,我们还需要寻求新的技术突破。

说到爬过屋檐的能力,人们认为壁虎就像现实世界中的蜘蛛侠。然而,通过分析生物学、物理学和重力等诸多限制因素,科学家们认为蜥蜴是现实生活中最接近蜘蛛侠的爬行动物。

剑桥大学的研究人员观察和研究了225种具有吸附攀爬能力的动物,包括蜘蛛、树蛙和壁虎。他们发现,为了实现“爬过屋檐”,较大的动物需要较大的脚垫,脚垫与身体表面积的比例需要随着身体尺寸的增加而增加。这意味着,对于比壁虎大得多的生物来说,进化出同样的攀爬能力是不现实的,除非它们有夸张的大脚,这几乎是滑稽的。

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资深学者瓦尔特·费德勒(Walter Federer)说:“比如,一个人要想像壁虎一样在墙上行走,他必须有带吸附功能的大脚,而他的鞋子在欧洲需要145码大,在美国需要114码大,这是不现实的。”1月18日,沃尔特的相关研究论文发表在《国家科学院院刊》上。

另一个问题是,较大的动物往往更重。剑桥大学的大卫·拉邦特博士解释说,蚂蚁的表面积相对较大,体积相对较小,因此蚂蚁的表面积与体积之比大于巨大的蓝鲸,这为蚂蚁提供了良好的吸附条件。因此,对于大型爬行动物来说,当它们变得更大更重时,它们需要更多的吸附力来吸附在垂直或倒置的表面上,但是它们只有相对较小的脚垫吸附在墙上来平衡它们的重量。正是因为脚垫的大小限制了大型动物的攀爬能力,它们才进化出了其他的爬行方法,比如用爪子、脚趾或手指。

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研究人员还设想了大型动物具有攀爬能力的另一种可能性:增强脚垫的“粘性”(强吸附能力)。来自澳大利亚阳光海岸大学的克里斯托弗·克莱门特解释说:“我们发现,有两种不同的进化模式可以让更大的动物附着在墙上。”例如,青蛙已经进化到使它们的脚垫更粘而不是更大。”

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