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为什么蜘蛛侠不可能存在?

为什么壁虎是能够平稳攀爬垂直墙壁的最大动物?一项最新研究做出了科学解释:体型大于壁虎的动物所需的吸附脚垫过大,因此根本无法实现垂直墙壁的平稳攀爬,因此,超级英雄蜘蛛侠根本不可能存在于现实生活中。

研究显示,螨、蜘蛛、树蛙、壁虎等攀缘动物体表的吸附垫面积与自身体积成正比,因此利用吸附垫的攀缘动物在体型上有一定限制,体型超过壁虎的动物无法利用脚垫攀缘。据科学家预测,人类想要像蜘蛛侠那样飞檐走壁,体表需要覆盖40%的吸附垫(或在人体正面大约覆盖80%)。

研究人员表示,体型过大的动物体表绝大部分需要覆盖吸附脚垫,而这种形态变化根本无法实现。这是因为,动物体型越大,体表面积越小,当大型动物需要更大的吸附力才能攀缘墙壁时,其体表面积却不足以覆盖足够的吸附脚垫。因此,这些大型动物在进化过程中逐渐形成了其他攀缘特性,例如利用爪子或脚趾实现抓握。这表明,利用吸附垫进行攀缘这一特性对动物体型有所限制,而在进化过程中,壁虎成为了具备这种特性体型最大的动物。

研究人员通过对比昆虫、青蛙、蜘蛛、蜥蜴和哺乳动物等225种攀缘动物的体重和吸附垫面积,更清晰地认识到了吸附垫面积是如何被动物进化史影响和限制的。研究人员称,攀缘动物的吸附垫是趋同进化最好的例子,许多动物在经历了不同的进化史之后形成了同样的特性。

另外,研究人员发现,近缘物种的吸附垫面积并不总是与体型相称,而这些动物仍然可以吸附在墙壁上。例如,蛙类就在进化过程中就增加了脚垫的吸附力而非面积。因此,除了增加吸附垫面积,大型动物的攀缘特性还可通过提高其吸附脚垫的吸附力来实现。这项研究对研发大型仿生吸附垫有极大启示。

相关文献:http://www.sciencedaily.com/releases/2016/01/160118184359.htm

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