角响尾蛇轻松爬上沙丘的秘密 _动物

【角响尾蛇轻松爬上沙丘的秘密】

亚特兰大动物园中，一条角响尾蛇在铺满沙子的坡道上。Photograph by Rob Felt
（报道）据美国国家地理（撰文：Carrie Arnold 编译：向淑容）：要爬上一座沙丘，即便是对最敏捷的人而言也不容易——但是有些蛇却能轻而易举地爬上去。现在一项针对角响尾蛇和机器响尾蛇所做的新研究，在这种爬虫类的滑行动作中找出了这项惊人本领的秘密。
科学家说，这个发现可能有助于开发出能够在城市中进行搜救行动时来往于瓦砾堆中、探索考古遗址和进入其他难以到达之处的机器人。
这项新研究把重点放在生活于沙漠中的角响尾蛇，这种蛇栖息于美国西南部与墨西哥西北部的沙漠地带。研究显示，角响尾蛇并非透过身体的收缩起伏来向前移（朝着它所面对的方向），而是用一种称为「侧绕行进」的蜿蜒动作来往旁边移动。
「就是这种最美妙、惊人的动作。能看着它们用这种美丽的舞步滑行真好，」担任研究报告作者的美国乔治亚理工学院生物物理学家Daniel Goldman说。「而且它们完全不会不慎打滑。」
科学家想知道这种侧行动作是否就是蛇能成功攀爬的秘密。
透过观看活蛇与特制爬行机器人的高速影片，研究团队发现侧绕行进的动作包含了上下与前后的波动，能增加蛇的身体与沙地的接触面积，并且防止打滑。
「蛇能找出这么好的攀爬方法实在很酷，它们甚至爬得比我们还好，」Goldman说。他的研究论文刊登于10月9日的《科学》期刊。
斜坡上的蛇
Goldman攻读博士学位时的研究重点是沙子等粒状表面，以及这类表面在人类的脚或蛇滑动的身体等外力所产生的压力之下会有的变化。
一堆静置在地上的沙显然是固体，但是如果去踩踏或挤压这堆沙，它就会产生有如液体般的反应，会流动也会塌陷。（只要曾经在沙滩上走动或试图爬上沙丘，就会懂这种现象。）
为了观察沙子对蛇的身体会有什么反应，Goldman与同事为乔治亚州亚特兰大动物园的角响尾蛇设置了一片测试用的坡道。每条蛇爬上较陡的坡面时，都会不断改变身体的动作，调整身体抬起的部分以及与地面接触的面积。此举减少了施加在沙子上的压力，打滑现象也因而变少。
然而这种本领并非大家都有。针对其他13种不是生活在沙漠环境的响尾蛇所做的实验显示，只有角响尾蛇能在不打滑的情况下爬上沙丘。
机器蛇
为了测试不同的波动组合在不同的斜坡上对攀爬能力有何影响，Goldman也邀请了卡内基美隆大学的Howard Choset来使用他先前开发出来的蛇形机器人。
起初机器人无法爬上沙丘。不过藉由将角响尾蛇的资讯写入程式，研究团队创造了一个几乎能爬上任何斜坡的机器人。
「这是我很长一段时间以来所见过最酷的研究之一，」并未参与这次研究的维吉尼亚理工学院生物力学家Jake Socha表示。
「这对于协助开发能够有效率地在管路或下水道中穿梭的蛇形机器人，可能会有很大的帮助。」