没翅膀却会“飞”,研究员发现金花蛇秘籍,其掌握“空气动力学”

没翅膀却会“飞”,研究员发现金花蛇秘籍,其掌握“空气动力学”

首页枪战射击枪战天堂毒牙行动更新时间:2024-05-09
综述

脊椎动物想要只凭自己的身体征服天空,就必须献祭自己的一对副肢,即四肢里面的两肢进化成翅膀。生物史上,只有只有三种脊椎动物做到了自由飞翔,它们是翼龙、鸟类和蝙蝠。

翼龙已经灭绝,现在占据着天空的是鸟类与天赋。人类飞向天空借助的是工具,故飞行不是人类原本有的能力,所以我们不被称为飞行动物。当然我们很荣幸成为目前唯一会使用工具飞翔的生物。

不过有那么一些动物,它们没有进化出翅膀,也能短暂地“飞行”,更准确地说是滑行。这一类动物很多,横跨多个物种,比如哺乳动物有鼯鼠、海里鱼类有飞鱼、两栖类有飞蛙、爬行类有飞蜥等等。

这一类动物不能自主飞翔,必须利用高低差滑行,我们人类的极限运动翼装飞行,就是利用仿生学技术,模仿滑翔动物们。尽管这样不算真正的飞行,可丝毫不影响滑行动物们的潇洒。

以上说的这些滑行动物,它们都有一个共同点,就是四肢同在,没有将一对副肢进化成翅膀,相反,它们的身体上的某些地方皮肤开始延展,比如鼯鼠的腋下到后肢间生长着皮膜,飞蛙的脚上有巨大的脚蹼。它们利用这些被称之为皮翼的结构,增大与空气的接触面积。

如果告诉你,蛇也能做到,这恐怕就很难让人相信了。蛇没有四肢,全身光溜溜的,怎么做到“飞”的?

“飞翔”的金花蛇

这种会“飞”的蛇名叫金花蛇,在我国南方的丛林里有分布,东南亚的热带雨林里也有它们的身影。

金花蛇在蛇类家族里外形条件并不出众,最长的个体也就一米五。在人们的印象里,长得短的蛇毒性很强,比如蝰蛇。金花蛇确实有毒,不过毒一毒小鱼小虾小耗子还可以,毒人是没啥威胁的。

这也不是说可以放心让它咬人,虽然它的毒不足以使人丧命,咬疼人还是可以的,毕竟是毒牙。

金花蛇的“飞”和鸟类、蝙蝠的飞不一样,它没有翅膀,与前面所说的滑翔动物们类似,就是在林间滑行,金花蛇是一个属,下面有五个物种,但真正能“飞”的只有三种,它们是金花蛇、天堂金花蛇和孪斑金花蛇,这三种金花蛇具备滑翔能力在林间穿梭,像是飞行一样,被人们成为“飞蛇”。

这么一种蛇,长得不算特别鲜艳,没有眼镜蛇那样凶残的毒液,也没有蝰蛇粗壮的身躯作为驱动,甚至连体长也不是蛇类家族的佼佼者,它怎么能做到在蛇类家族中脱颖而出,成为人类争相观察研究的“飞蛇”?

只能说蛇类里面,从不缺乏特立独行之流。

金花蛇怎么“飞”

和大多数滑行动物一样,金花蛇不能凭空滑翔,它只能从高到低利用高度差。

起初,它要把自己挂在树枝前端,找好起跳的角度,努力收缩自己的身体,让自己变成一根蓄能的弹簧。

然后纵身一跃,弹射出去,在身体彻底离开树枝后,压缩自己的身体,做法就是撑开肋骨,让自己变得扁平,就像被谁踩了一脚变成了“蛇精饼”,在压扁自己的同时扭动身体,呈连续的“S”形。

滑行过程中保持身体的平衡,头、身和尾尽量保持在一个平面。最后达到目的地,挂上树枝,缠绕在新的树枝上溜走。

整套动作一气呵成,行云流水,让看到的人无一不感慨,真是奇妙啊,原来“飞蛇”不是传说中的神兽,而是自然界真实存在的。

金花蛇居住在植被茂密的丛林里,本身带有花纹,“飞行”的画面在植被的映衬下极具美感。

空气动力大师

金花蛇体型瘦小,身上也没有多余的构造,它难道真的只是单单压扁身体就做到滑翔吗?

如果把自然比作武林,每种动物都必须有一套武功秘籍保住自身进而称霸武林。树栖动物的武功秘籍是高超的爬树技巧,比如猿猴。蛇类因为特殊的身体构造本就很适合在树上爬行,但金花蛇剑走偏锋,独创属于自己的金花秘籍——空气动力学

我们都觉得金花蛇横截面积小,就算压扁身体,它也没有变得很宽,这中间就有一个误区。

金花蛇是瘦,可它好歹也有一米多的长度,如果单纯算面积,它压扁后腹部的总面积加起来,绝对不比其他滑行动物的皮翼面积少。还有就是它会让整个身体尽量保持在一个水平面,自己身体的各个部位都在同一个空间层受力,本质上还是它给自己撑了一个“皮膜”。

为了得知金花蛇在“飞行”时的技巧,数位航空工程师对它进行了仔细的观察与重复的试验,通过电脑模拟他们得出结论,金花蛇在“飞”的过程中,身体上方产生了吸力。

金花蛇在“飞”之前会压扁自己的身体,由于蛇是脊椎动物,不管它如何压扁自己,它的背始终会比它的腹部高一点,也就是它背有凸起。

在滑行过程中,气流并不是平着流过它的背部,在空气流过凸起的时候,会形成许多小气流旋涡,正是这些旋涡提供了吸力,让金花蛇能够“飞翔”。

金花蛇在滑行过程中还会扭动身体,起初人们以为是它在驱动自己前往目的地,航天工程师们认为那很有可能是蛇的习惯性动作。

经过专家们的观察建模,最终还原出一条试验用的金花蛇模型,这个过程中工程师们发现,金花蛇摆动身体实则是为了保持平衡,它不扭动也能“飞”,但在这个过程中它会翻跟斗,会掉得更快,金花蛇连续“S”状的扭动,是为了让自己更平稳,提高“飞行”准确率。

伦敦大学学院的Jim Underwood对这个现象的解释是,现实中的蛇不管是生活在地上还是水里,都是通过弯曲身体摆动前进,这让蛇类如吃了德芙般丝滑,即使是粗糙的环境也能闪转腾挪。

金花蛇在空中扭动身体有增强稳定性的可能,其他情况下的蛇类几乎也是通过这种方法达到稳定,那么摆动是蛇类的习惯性动作的假设也成立,因此他认为两种说法都有道理。

金花蛇为何选择“飞行”

作为自由滑翔大军里唯一没有四肢的成员,金花蛇掌握核心科技空气动力学,让自己在密林间穿梭自如。可为什么没有四肢,没有皮翼,体型瘦小的金花蛇要选择这样的方式移动自己呢?

任何生物所具有的特征,都是长期自然选择的结果,金花蛇也遵循了这个定律。

蛇类是爬行动物,没有恒定的体温,极其容易受到气候的影响,所以绝大多数的蛇类都生活在温暖的地区。金花蛇生活在东南亚的丛林里,这里因为雨水充足日照时间长,植被高大茂密,十米以上的参天大树不足为奇。

金花蛇体长在1到1.5米,如果它每次都从树上爬下来再爬到另一棵树上,不仅耗费时间,还极易受到地面掠食者的攻击,在这样的情况下,选择从一棵树跳到另一棵树是高效的方法,于是在长达数百万年的自然演化中,金花蛇不断完善自己的“飞行”系统,最终成为了今天名副其实的“飞蛇”。

这种“飞行”不仅能缩短金花蛇移动的时间,还能在遇见天敌时迅速逃走,或者看见猎物时发动一招“从天而降”打个措手不及。

给人类的启示

人类是最渴望飞行的生物,早在远古时代,我们的祖先就曾幻想过长出翅膀飞行,无数文明都崇拜会飞的神。随着工业革命的兴起,人们也开始逐渐走向天空,从起初的滑翔伞,到后来的飞艇,莱特兄弟的飞机,再到现在的航天飞机、宇宙飞船。

此外,翼装飞行,滑翔降落也成为了人们消遣的运动,每年都会有知名厂商赞助比赛。

人类的滑翔是模仿鼯鼠、飞蜥的皮膜结构,由于之前缺乏对金花蛇的研究,一直都没有人试图仿生金花蛇制作新的滑翔设备。

现在人们通过电脑科技模拟了金花蛇的“飞行”,这是一种全新的滑翔方式,给人们一启示,那就是不用宽大的滑翔伞也能做到滑行,利用空气动力在上方产生气流旋涡从而利用这股吸力。

这就能解决现在一个棘手的问题,不管是飞机起飞还是滑翔伞启动,都要在十分宽敞的环境下进行,目的就是确保安全,飞行器的翼太过宽大,一旦在飞行过程中磕碰到,轻则装备掉个翅膀,重则机毁人亡。

如果人类能使用金花蛇的方法,即使在狭窄的空间里也能操作,这就让人类能去的地方更多了,不用再受制于空间大小的问题。

金花蛇的现状

值得一提的是,“飞行”体态优雅的空气学动力大师金花蛇,全球数量并不乐观,前面提到金花蛇属一共有五个物种,其中只有三种会“飞”。事实上是,另外两种金花蛇数量稀少,科学家们没有观察到足够的活体判断,所以不能肯定它们也具备这个能力。

我国南方也有金花蛇的分布,在近一百年的研究中,采集到的标本数量不足10条,而最近几年的标本几乎全部来自云南省。

因为金花蛇特别依赖树林,大量砍伐树木、毁林开荒使得栖息地减少,失去了树木庇护的金花蛇很容易受到地面捕食者的伤害,加上它毒性不够强无法保护自己,很快种群数量急剧减少。

好在人类并不希望金花蛇的武功秘籍就这样失传,进入21世纪后,许多国家相继推出法令保护金花蛇。

只希望能看见它们划过森林天际时优雅的摆动,让后代知道,有这么一种蛇,它没有四肢,没有展开的皮膜,更没有翅膀,没人会把它和“飞”这个概念联系起来,可它真的做到了,它利用空气旋涡产生吸力,让自己“飞翔”在热带雨林。

结语

自然充满了神秘,也充满了不可思议。

一条不起眼的小蛇,没有翅膀、没有皮翼结构,却能够在植被茂密的雨林中用“飞”来穿梭,更让人吃惊的是,它们不是单单跳下去那么简单,在这过程中涉及到了复杂的空气动力学,它们懂得如何在利用这过程中的气流,并且还能控制自己的身体平衡。

看到这些人类突然恍然大悟,难怪物理会被称为自然科学,它并非人类创造出来,自然中的每一个角落都存在它的身影,每天也都在发生各种物理现象,我们人类只是有幸看到后将这些汇集在了一起然后总结了出来。

作为自然界的动物,也许金花蛇也发现了这里面的原理,于是世世代代沿用这套秘籍,让本来处于劣势的自己逆风翻盘,在林间书写自己的传奇。

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