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趣说空泡(6):南美蜥蜴的“水上漂”

已有 11038 次阅读 2012-2-6 12:16 |个人分类:趣说空泡|系统分类:科普集锦| 蜥蜴, 水上漂, 气泡

南美蜥蜴的“水上漂”


张宇宁 


“水上漂”绝技相传是达摩祖师创立,《少林武术大全》记载:“在水里内气上提,踩水,手足不停地运动,用足踏水”。武侠小说中有很多关于“水上漂”绝技的描写。金庸大侠的小说《射雕英雄传》中的人物“铁掌水上飘”裘千仞也是因该绝技驰名武林。水上漂绝技是杜撰出来的,现实中并不真实存在,即使在武侠小说中,真正掌握了“水上漂“绝技的也是凤毛麟角。



 图一 在水面漂浮的水黾


虽然对人类来讲,“水上漂”是非常不可思议的。但对蜘蛛,水黾等小动物来讲,却是司空见惯的家常便饭。图一显示了一个漂浮在水面上的水黾。它们之所以能够在水面上漂浮,主要是因为其体型非常小,重量轻,不会破坏水面的表面张力。日常生活中,硬币,曲别针等物体也可以漂浮在水面上,其中的道理也类似。通常,能够漂浮在水面上的一般都是水黾等小动物。2009年,BBC的摄影师在南美洲的热带雨林中拍摄到一种名叫侏儒壁虎的蜥蜴(图二),个头非常小,从头到脚长度只有24厘米,这种蜥蜴也可以漂浮在水面上,并不会打破表面张力。这项技能对于它在巴西亚马逊河热带雨林的生存至关重要,因为这里降雨非常多,一些小水洼都可能将其溺毙。此外,这种侏儒壁虎的皮肤还有防水的功能,这也使得它们遇到水洼时能够在水面行走。

 


图二 侏儒壁虎


对于稍微大型一点的动物来讲,“水上飘”的功夫也并非遥不可及。蛇怪蜥蜴(图三)是非常罕见的一例。蛇怪蜥蜴常常被称为是耶稣蜥蜴,其身体较轻,主要以小昆虫为食。每天蛇怪蜥蜴都要晒太阳以保持体温,这就使得它们非常容易被捕食。当遇到危险时,有20%的情况下他们会在水面快速奔跑,其他情况则游泳逃生。2004年,美国科学院院刊报道了一项来自美国哈佛大学的研究成果。研究人员采用数字粒子成像测速法测量了蛇怪蜥蜴在水上奔跑时水中的速度分布,从而推断出蛇怪蜥蜴奔跑时所产生的力的大小和方向等并进行定量分析。结果显示,蛇怪蜥蜴的动作可以分为两步,分别为拍击和划水。蛇怪蜥蜴所产生的力主要有三个方向:垂直方向的力使其浮在水面上,向前的力推动其身体向前运动,而横向力则令其身体保持平衡。拍击过程产生较大的垂直方向的力,为其自身的重量的113%,使其不至于下沉,但在划水过程中,产生的垂直方向的力却很小,仅为其体重的39%,但由于惯性的作用,蛇怪蜥蜴的身体依然可以保持在水面上。拍击和划水过程中产生的推进力差不多,拍击过程产生的推进力略大。此外,蛇怪蜥蜴在水面上奔跑时能够产生很大的横向力,为其体重的37%-79%,并且在其双足交换划水时相应的改变方向,使其身体在快速奔跑过程中仍能保持平衡。蛇怪蜥蜴划水时会在足部周围产生气泡,在划水过程中,足部一直被气泡包围,直至其划出水面。蛇怪蜥蜴的脚趾细长,脚底下覆盖有鳞片,蛇怪蜥蜴的这种身体构造有利于它们在水面上奔跑时产生气泡。另外,由于蛇怪蜥蜴奔跑的速度非常快,因此它的爪子接触到水面的时候,能够迅速产生气泡。2009年,英国BBC电视台摄像师也观察到了野外蛇怪蜥蜴在水面奔跑时会产生气泡。他们采用2000/秒的速度拍摄野外蛇怪蜥蜴在水面奔跑的过程,拍摄地点在距离南美洲洪都拉斯首都60公里的热带雨林。蛇怪蜥蜴特殊的身体构造成就了其“水上漂”的绝技,令其在动物界卓尔不群。


 


图三  蛇怪蜥蜴


对人类来说,理论上讲水上漂是不可能练成了,但借助于木板等进行水上跑却是有可能的。最近,南少林武僧释理亮进行了类似的表演。首先用包装绳把长0.8米、宽0.6米、厚约0.8厘米的轻薄三合板连成一条 水道,然后释理亮在上面奔跑直到落入水中为止(图四)。2012111日,释理亮跑出了40米的成绩,他的下一个目标是50。其实“水上跑”对人类来讲也着实不易,要求脚步轻,动作快,平衡掌握的好。释理亮每天用装满沙子的布袋和钢条绑在腿上进行训练。为了练胆量和培养平衡能力,释理亮还在悬崖峭壁上、围墙上或在高楼上不过10厘米宽的护栏上练习跑步。看来即使想练就水上跑也绝非易事呀。



图四 少林武僧释理亮的表演


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