圖1：壁虎尾巴緊緊靠住牆壁起支撐作用



圖片2：壁虎兩隻前腿失足滑掉時利用尾巴轉動使其兩隻前腿又回到豎直面


圖片2：壁虎兩隻前腿失足滑掉時利用尾巴轉動使其兩隻前腿又回到豎直面




原理對比圖



高速相機拍攝下壁虎瞬間完成的轉體動作

據科技新聞網站報道，近日科學家在使用高速照相機拍攝壁虎從高空摔落的過程中發現，壁虎的尾巴在其摔落過程中發揮重要的方向作用。在壁虎摔落時，其尾巴是可以轉動的。壁虎通過其尾巴的轉動，使其身體在空中也發生相應的轉動，從而使其摔落在地面時總是四腳著地而不是背部著地。科學家們打算將這個原理運用在宇航員的裝備上，以利於其在太空行走時的方向把握。

據報道，來自加州大學柏克萊分校的羅伯特·福爾（Robert Full）教授和他的同事在分析用高速相機拍攝壁虎從高空摔落的過程時發現，壁虎的尾巴實際上是起著第五條腿的作用的。

如果壁虎爬牆時它的一條腿失足滑掉的話，它會利用尾巴來緊緊靠住牆壁，保證其不會滑落下去。（如圖1）如果它的兩條前腿失足滑掉而只靠兩隻後腿支撐時，它會向背後仰面摔下去，這時它的尾巴就會像單車的撐腳架一樣轉動，通過尾巴的轉動使其兩隻前腳又能夠回到牆壁上去。

（如圖2）通過高速相機，研究人員驚訝的發現，這整個動作是發生在短短的一微秒內完成的。福而教授說，「我們真的對此非常驚訝，它們（壁虎）後仰摔下去時，即使仰角達到60度，仍然能夠利用尾巴的轉動使其兩隻前腿回到豎直面上」。

但是，這一切是怎樣發生的呢?福爾教授的合作者介紹說，在自由落體運動中，如果你用力使你身體的一部分向一個方向轉動一定角度的話，你身體的另一個部分會以同樣的角度向相反的方向轉動的。壁虎正是利用這個原理來使其前肢發生轉動的。在從空中向下摔落過程中，它的尾巴會向一個方向轉動合適的角度，這樣它的前肢向相反的方向轉動同樣的角度。

通過福爾拍攝的視訊，研究人員發現，壁虎在豎直面上向後摔倒時，它的尾巴向後翹起，它的前肢就會向前運動，這樣它又能夠用兩隻前腳牢牢的抓住豎直面，從而不至於失足摔下去。（如圖3，4）同樣的道理可以解釋為什麼壁虎從空中摔落時從是四腳著地而不是背部著地。因為壁虎在摔落的過程中通過其尾巴的轉動，使得它的四肢總是向下的，所以它的永遠不會用背部著地。福爾介紹說，事實上，我們可以在日常生活中觀察到貓也是利用了同樣的原理，所以貓摔下來的時候也總是四腳著地。

福爾及其助手把壁虎放在風洞中做實驗的時候還發現，壁虎不光可以前後轉動其身體，還可以左右轉動。在風洞的環境下從高空摔落時，它會張開它的四肢，尾巴一會兒向左一會兒向右轉動，以此來增大空氣的阻力，就像降落傘一樣。福爾稱，他的發現激起了他的靈感，「我們打算利用這個原理設計出一種非常有效的機器人，它可以幫助救援隊在地震或者火災時幫助人們救援」，因為在那樣惡劣的環境下，一個裝有這樣「尾巴的機器人」可以非常靈活的運動。

除此之外，福爾說這個「尾巴」也可以裝在宇航員的航天服上。通過電能來控制尾巴的轉動，這一定比用推進器來控制宇航員運動的方向更節省能源，也更為有效，而且還可以保證在太空中宇航員的身體平衡。