蜥蜴仿生谈(1)
产自坦桑尼亚、卢旺达和肯尼亚等地的姆万扎平头鬣蜥,其雄性在繁殖季节头部、颈部和上半身都是鲜红色,下半身为深蓝色,看上去跟蜘蛛侠的服装颜色惊人地相似
在现存的爬行动物中,蜥蜴是最为兴盛的一个大家族,全世界大约有3000种左右,我国已知的有150余种。蜥蜴家族中的避役——“变色龙”——一支最为著名,不过家族中的其他成员也各自成功地演化出多姿多彩的野外生存本领:壁虎喜欢在墙壁上穿梭,树蜥能够在树干上攀援,飞蜥依靠前后肢之间发达的皮膜在树林中滑翔,蛇蜥利用光滑的身体在地下穴居,麻蜥、草蜥、石龙子等善于在地面飞奔,而斑冠鬣蜥甚至能在水面上自由“行走”……
独门绝技
蜥蜴既是捕食动物,又是很多捕食者的猎物。因此,它们在进攻与防御两方面都演化出不少奇特的本领,甚至一些令人费解的独门绝技。在进攻方面,它们主要用舌头作为捕食工具,依靠粗糙的舌面和黏液猎获各类昆虫。但也有一些种类,如避役,并不满足于这种“叼虫小技”,而瞄准了栖息在树枝上的小鸟,因为它们舌头末端的吸盘功能强大,使其可以捕到较大的猎物。
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蜥蜴类中捕食能力最强的是巨蜥。生活在印尼小岛上的科摩多巨蜥体长达4米,是现今世界上最大的蜥蜴,能捕食猪、鹿和水牛等大型动物。据说,在它生活的早期(1万多年前的更新世),它甚至仅以当时的矮象为食。
在防御方面,除了人们熟知的“断尾自救”之外,许多种类都演化出了一些“尖端”的防御武器。例如,澳大利亚的伞蜥颈部四周长有舌骨所支撑的伞状领圈皮膜,色彩炫亮,遇到攻击时会瞬间张开,吓退敌人。
马达加斯加岛上的“伪装大师”叶尾壁虎尾部酷似枯叶,边缘处还带有锯齿状的凹陷,像是被昆虫咬食过的一样。它的伪装技术是如此高明,简直到了以假乱真的地步。
我国广西特产的鳄蜥在其所栖息的树枝被触动后,它就会立即翻身落入积水坑中躲藏,潜水时间可达20分钟之久,因此有“落水狗”的俗称。
北美洲外表肥硕的短角蜥更是有着恐怖的秘密武器,它在受到攻击时会从眼睛里喷出有毒的血来,射程可达1米。
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在巴哈马群岛,科学家引入一种较大的肉食性蜥蜴,仅仅6个月后,岛上原产的棕色变色蜥蜴的腿纷纷变长,以便能逃到树枝上躲避“杀身之祸”。有趣的是,又过了6个月后,它们的腿竟然又变短了,因为这样才更能适应在细小树枝上活动。在短短的1年中,这个物种竟然有两次快速进化,令人惊叹不已!
因此,蜥蜴引起了越来越多的生物学家、生态学家的关注和研究,逐渐揭开了它们从前鲜为人知的奥秘。它们的诸多本领也成为了仿生学专家进行探究和模仿的对象。
断尾再生
蜥蜴在遭遇敌害时会自断其尾,断尾不停
跳动吸引了捕食者的注意,自己便能逃之夭夭,而且生还之后,它的尾巴还能再生。这是由于,在它的尾椎骨中有一个光滑的关节面,把前后半个尾椎骨连接起来,这个地方的肌肉、皮肤、鳞片都比较薄而松弛,所以在尾巴受到攻击时就可以通过剧烈地摆动身体和尾部肌肉强有力的收缩,造成尾椎骨在关节面处发生断裂。由于尾巴不是单纯以脂肪的形式贮存能量,而是形成更容易释放能量的糖原化脂肪,所以刚断下来的尾巴的神经和肌肉都保持着一定的功能,会在地上颤动不停,因而起到了转移捕食者视线的作用。
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断尾以后,自残面的伤口很快就会愈合,形成一个尾芽基,经过一段细胞分裂增长时期,然后转入形成鳞片的分化阶段,最后便长出一条崭新的再生尾,只是与原来的尾巴相比,显得比较短而粗。
蜥蜴的尾巴为什么能再生呢?原来,生物体的细胞在分化后,就组成了不同的器官,有了不同的特殊功能,成为只能干好某一项工作的“专门人才”;而许多没有分化的细胞则是“多面手”,能根据身体的需要改变其“专长”。当蜥蜴的尾巴受伤后,“多面手”细胞就转移到受伤部位,齐心协力地造出一条新尾巴。
动物的再生能力一直是仿生学研究的重点。不久前,美国一位老人的手指尖被不慎切断,科学家把一种混有蛋白质和结缔组织的“再生粉末”撒到伤口上,使人惊讶万分的是,他的手指尖在4周后竟然慢慢地重新长了出来。科学家相信,人体内的每个组织中都存在着有再生能力的细胞,他们需要做的就是找到这些细胞,并“命令”它们进行再生工作。
防沙耐磨
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对于生活在沙漠的蜥蜴来说,其体表的鳞片能起到保护身体,防止水分散失等作用。它们布满鳞片的体表通常是由单个鳞片的材料和形态、鳞片的排布方式以及皮肤的多层结构三者构成的一个复合系统。
鳞片的形状多种多样,主要分为四边形、六边形、菱形等,鳞片中部均有不同程度的突起。这些鳞片通过不同的方式排列,主要可抽象为覆瓦状排列与正六边形排列2种,其他的排列方式均由这两种方式变换而成。皮肤的多层结构包括外部的角皮层、角质层所构成的硬壳支撑体以及填充于硬壳内部的较软的结缔组织。当体表受力时,这种复合结构可形成多方向受压的状况,延缓因压力而造成的纵向开裂,因而具有较高的承载能力,特别是有着优良的耐气、固两相流冲蚀的能力。因此,这种形态、结构相耦合使沙漠蜥蜴的体表具有优异的耐受沙粒冲蚀磨损的作用。
这种生物耦合现象也是工业仿生研究的重点,例如在水泥生产上,水泥粉磨系统是水泥生产的重要核心部件,其磨损与脱落是制约水泥生产的重大技术难题。而通过模仿沙漠蜥蜴体表形成刚柔耦合的多层耐磨结构,为磨辊的制备开辟了一条新途径。科学家通过形态、结构和材料的合理耦合,研制成功了多元耦合仿生磨辊生产新工艺,改善了水泥粉磨系统核心部件的耐磨性能。
飞檐走壁
壁虎能在光滑如镜的墙面或天花板上穿梭自如,甚至用一只脚在天花板上倒挂。它可以轻易附着和剥离,不会在爬过的表面留下任何痕迹。这种“飞檐走壁”的功夫常常令人不解。, http://www.100md.com(毕役)