揭開蜥蜴克服重力水上飛之謎

科學家用攝像機記錄下蛇怪蜥“水上飛”的每一個畫面

在武俠影視劇中，我們經常能見到輕功非凡的“大俠”在水面上“疾步如飛”的場面，但現實中的人們必須得承認，生活中的“大俠”再有本事，也不可能像蛇怪蜥蜴那樣，真的能在水上疾步如飛。蛇怪蜥蜴為什么就能做到這一點呢?多年以來，人類在這個問題上，開展了成千上萬次探索實驗，但也只是在最近，美國科學家才解開這個十分有趣的謎團。

如果你見到一只蜥蜴非常從容地從水面上跑過，你一定會大吃一驚：我不是在做夢吧?這個東西怎么能在水上跑而不會沉下去?

蛇怪蜥蜴(basilisk lizard)是蜥蜴中的大明星，就是因為它有一種“特異功能”，可以在水面上疾步如飛——無論是平靜的湖面，還是流動的小溪，這個小東西都能如履平地。

蛇怪蜥蜴只能讓人自嘆弗如。練就這類絕世“輕功”的人，大概只能在中國的武俠小說、武俠劇中見到。

那么，蛇怪蜥蜴是怎么做到的呢?在人類的視野里，比較常見的蛇怪蜥蜴主要有4種，它們“隱居”的地方，大多集中在熱帶的中美洲以及南美洲的北部。眾所周知，有些蜘蛛和昆蟲之所以能在水面自由“行走”，主要是因為它們體重較輕的緣故，水面張力和浮力足以將它們托起。但是蛇怪蜥蜴個頭較大，為什么也能在水面上疾步如飛呢?

高超的輕功絕活，吸引了人們的興趣，蛇怪蜥蜴也因為這一本領，得到了“耶穌蜥蜴“的雅號。

其實，人類很早就注意到這個奇怪現象，也一直在探索這個秘密，然而在相當長的時間里，始終不得其解，只能到《圣經》里去找原因。過去的人認為，是上帝賦予了蛇怪蜥蜴這種能力，因此，蛇怪蜥蜴獲得了另外一個名字———“耶穌蜥蜴(Jesus Lizard)”。

隨著現代科學的發展，尤其是仿生學的飛速發展，科學家們對蛇怪蜥蜴的這一獨特本領更加感興趣：如果破譯了蛇怪蜥蜴水上飛的秘密，研制出可以水上飛的機器人，那該有多大用途啊!在對比研究中，美國科學家發現，蛇怪蜥蜴的腳掌底部有類似于葉子一樣的懸垂物。

現在，科學家終于揭開了謎底，他們揭示出蜥蜴每次在水中拍擊腳掌的時候，是如何產生強大的上推力的。這一研究成果最近發表在《國家科學研究院進展雜志》上。

科學家解釋說，一些蜘蛛和昆蟲可以在水面行走，主要是因為它們體重很輕，不足以大過液面表面張力。

但是，這種蜥蜴與之不同，它們體重比較大，有長長的身子和大大的腳，在它們腳掌底部有類似于葉子一樣的懸垂物，在陸地上行走時，這些懸垂物就收起來，可是，一旦遇到危險，跑進水里的時候，這些懸垂物就張開，使腳掌與水面的接觸面積大增。

但僅憑這一點，蛇怪蜥蜴仍然不可能在水面上跑的，它們肯定使用了獨特的水上行走技術。

科研人員將蛇怪蜥蜴在水面跑的全過程用高速攝像機拍了下來。

蛇怪蜥蜴小的不到2克重，大的體重超過200克，但無論大小，它們都具有只用后肢在水上飛跑的能力，速度可以達到每秒鐘1.5米，能在水面連續跑4.5米左右，然后前肢沉入水中，變成游泳姿勢。大多數動物如果跑進水里的話，前肢會立即沉到水里，因為和陸地不一樣，在水上，基本上沒有什么支撐，也沒有多大阻力。

哈佛大學有機與進化生物研究生托尼婭。赫塞表示，她和她的導師喬治。勞德曾對蛇怪蜥蜴做了水上拍照實驗。他們在水池里放入一些可反光的玻璃微粒，用燈光一照，這些微粒就會閃光。然后將蜥蜴放入池中，將它在水面跑的全過程用高速攝像機拍下來。由于水里有玻璃微粒，所以他們可以更清楚地觀察蜥蜴在水上跑的動作，計劃出蜥蜴后肢踩水時產生的力。

錄像顯示，蛇怪蜥蜴在水上跑的每一步動作可以分成三部分：拍擊、撲打、還原。

通過拍照實驗，科學家發現，當蛇怪蜥蜴拍擊水面時，腳主要是垂直運動;撲打時，腳主要向后運動;而在還原過程中，腳抬起，離開水面，回到下一步的開始動作。在這些階段，蜥蜴需要產生出足夠的力，才能保證它跑在水面上，同時身體直立。

蛇怪蜥蜴的腳向下拍擊水面，迫使水下沉或從腳下流走，同時在腳的周圍形成一個氣袋，這個動作產生了一個支撐力，這個支撐力足以使蜥蜴的腳掌向后撲打時將蜥蜴的身體支撐在水面上。而腿向后撲打又產生了使它前進的力。這種蜥蜴有高超的水面行走技術，能產生一種類似于斜面支撐力的強大力量使它保持在水面上。

“我們曾經預料它們產生足夠的力量使其可以在水面上奔跑。但是，我們沒料到的是，它還能產生一種軀體中部橫向的力量。這個力量可以很好地支撐蜥蜴的軀體側面，使它不會在水面‘翻船’。”赫塞說。

蜥蜴水上疾跑有點像我們騎自行車，如果你不蹬踏板，自行車就會慢慢地停下來，你就會翻倒在地。

就像人們在柔軟的平面，比如在沙地上跑步時一樣，身體有向前傾倒的趨勢，蜥蜴也有這樣的前傾趨勢，必須另有某種機制能讓它保持平衡。這就是中部向兩側的支撐力發揮作用的所在，這種力幾乎和向正上方的力一樣大，這些力共同作用使它得以具有水上飛的絕活。

這項研究的獨特之處在于，從前所知道的有腿的動物行走的原理，都是對固體表面行走方式的研究。那些用兩條腿在地面行走的動物，比如鳥和人，向兩個側面的支持力很小，而這種蜥蜴非常特別，居然能在水面保持平衡，流暢地在水面運動而不會翻倒。赫塞表示：“蜥蜴在水上疾跑有點像我們騎自行車，如果你不蹬踏板，自行車就會慢慢地停下來，你就會翻倒在地。如果蜥蜴不在水面上快跑的話，它也會翻倒的。所以，他們需要的就是在跑動過程中保持身體穩定的力。”

赫塞和勞德的這一發現對傳統的腿部運動理論提出了挑戰。

科學家以前的看法是，在動物起步時，能量是儲存在動物的肢體上的，在后蹬時，能量釋放出來，幫助將動物推向前進。但蜥蜴在水面上跑時不是這樣，它們的后肢不再有跳躍的功能，后肢的作用更像活塞，只限于在邁步期間產生力量。

這項研究結果提供了確切的深遠的提示，可以讓科學家們更好地研究動物是如何在不同性質的表面上運動的。赫塞表示：“它們每天都要在習慣的棲息地表面自由地運動，它們是如何實現的?它們行走的具體方式我們還知道的很少。”如果我們能夠揭示不同動物在不同的表面行走的原理，我們就能將這些原理應用于人類，實現人類在這些表面自由行走的夢想。到那一天，人類在水面上健步如飛也就沒有什么奇怪的了。