你见过会飞的蛇吗?金花蛇是已知唯一会“飞行”的蛇类,这种“飞蛇”能够在树木间滑翔的秘诀,受到一些物理学家的关注。通过20年的研究,现在,他们终于找到了金花蛇“飞行”的两个关键因素。
在目前已知的所有蛇类中,只有一类“会飞”,它们就是金花蛇(Chrusopelea),别名“飞蛇”。目前在金花蛇属中,共确认了5个种,它们主要集中分布于东南亚、美拉尼西亚群岛及印度。说它们“会飞”其实并不太准确,金花蛇只是拥有短距离滑翔的能力,而并不能靠自己的力量在空中提升高度。
作为一种没有四肢的动物,这种蛇的“飞行”能力的确令人震惊。
它们既缺少类似双翼的结构,也没有看起来能够在飞行途中维持平衡和方向的部位。那么它们又是如何在树冠间穿梭,而不会失去平衡并跌落在地的呢?弗吉尼亚理工学院的Jake Socha已经研究这种蛇20年了。在19世纪初,一位英国科学家在他位于东南亚的茶园中就曾看到一条滑翔的金花蛇。
然而直到2002年,Socha在《自然》杂志发表了一篇关于这种蛇“飞行”能力的文章,才将这种蛇及其卓越的滑翔技巧带入了大家的视野。
在随后的三年间,Socha确定了金花蛇滑翔过程中的一些重要变量:起始角度、水平速度、蛇的重量、长度以及在飞行过程中蛇的摇摆。他发现,蛇的大小(体重和长度)对滑翔距离很重要——蛇越小,它滑的就越远。同时,他还发现在滑翔时,蛇身还会不停摆动,这似乎也对滑翔能力起到了影响。
为了解答这个问题,他们决定利用动作捕捉技术,更仔细、精确地研究金花蛇的滑翔能力。在最近发表于《自然·物理学》的这项研究里,他们采用了天堂金花蛇作为研究对象,并且在蛇背部安放了一系列红外反射标记。这样,就能通过记录这些标记物,复原蛇在滑翔时身体的所有动作。研究团队选择了一个剧院作为试验场地,为了避免蛇在降落时受伤,他们还在地面上铺好了柔软的泡沫垫。
通过动作捕捉技术重建的蛇飞行模拟图,这样看来,我们似乎已经解答了金花蛇滑翔能力的奥秘,但这是否回答了他们所提出的问题呢?伦敦大学学院的Jim Underwood在一篇观点文章中提醒到,不能简单粗暴地认为金花蛇的摆动只是为了滑翔的稳定性,并彻底排除这种摆动只是它们正常运动习惯的可能性:“这两种观点可能都是正确的。”
尽管未能完美回答最初的问题,这项研究仍然对相关蛇形机器人的改进设计提供了很大帮助。研究者在论文中提出,这项研究可以为以飞蛇为灵感的蛇形机器人的设计,提供空中摆动的运动模板和理论基础,同时也能帮助简化现有的类似机器人。