海星能控制數(shù)百英尺高空,卻沒(méi)有大腦。方法如下。
海星(又稱(chēng)海星)是攀爬高手。這些多臂無(wú)脊椎動(dòng)物能在垂直、水平甚至倒置的表面上移動(dòng):似乎沒(méi)有哪種基底太巖石、黏滑、沙質(zhì)或玻璃質(zhì)。他們確實(shí)這么做了沒(méi)有集中神經(jīng)系統(tǒng),更別說(shuō)腦子了.
由一個(gè)國(guó)際生物學(xué)家和工程師團(tuán)隊(duì)撰寫(xiě)的一篇新論文揭示了,海星的運(yùn)動(dòng)仍然相當(dāng)巧妙,具有內(nèi)置功能,使海星能夠根據(jù)當(dāng)前的挑戰(zhàn)(或者說(shuō)是踩腳)大幅調(diào)整運(yùn)動(dòng)方式,盡管缺乏中央控制.
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每只海星臂的底部鑲嵌著一排排液壓管腳,稱(chēng)為podia?!肮茏印笔且粋€(gè)靈活、肌肉發(fā)達(dá)的莖,通過(guò)其泵送液體水管系統(tǒng)以便移動(dòng);“腳”是莖端一個(gè)扁平且柔軟的盤(pán)子,會(huì)滲出富含蛋白質(zhì)的粘性黏液,用來(lái)附著在表面(也可能附著在不粘性的黏液上)。
普通海星(紅星每只手臂上有四排管足,意味著要爬行時(shí)需要協(xié)調(diào)數(shù)百條獨(dú)立肢體的時(shí)機(jī)。
論文作者表示:“與許多動(dòng)物不同,海星在體重與爬行速度之間表現(xiàn)出較為復(fù)雜的關(guān)系解釋一下.廣義上講,體型越大,速度越慢,附肢越多。但對(duì)魯本斯星。
為了準(zhǔn)確觀察任何時(shí)刻哪些腳在移動(dòng),科學(xué)家們測(cè)量了光線(xiàn)變化就像海星在實(shí)驗(yàn)室里爬過(guò)發(fā)光、高折射的玻璃時(shí)。該方法在成像方面已被證明非常有用昆蟲(chóng),動(dòng)物, 和人類(lèi)的腳.
每當(dāng)海星接觸到特殊玻璃時(shí),光線(xiàn)的折射方式都會(huì)改變,使接觸點(diǎn)被海星腳印的亮點(diǎn)照亮。
無(wú)論有多少管足接觸基底,海星的爬行速度大致相同,但當(dāng)管足附著時(shí)間增加時(shí),它們的爬行速度會(huì)減慢。
這表明海星通過(guò)改變接觸時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)每只腳的時(shí)機(jī),而不是通過(guò)神經(jīng)元中心系統(tǒng)來(lái)應(yīng)對(duì)機(jī)械負(fù)荷:這一理論通過(guò)給海星配上加重背包,觀察額外努力如何影響它們的“步態(tài)”來(lái)進(jìn)一步支持。
這些背包增加了海星總體重的25%或50%。正如預(yù)料的那樣,這額外的載荷顯著增加了每只腳的附著時(shí)間。
作者們還通過(guò)實(shí)驗(yàn)和模擬進(jìn)一步研究了反向運(yùn)動(dòng)(即海星在飼養(yǎng)箱'天花板'上行走)。發(fā)現(xiàn)當(dāng)動(dòng)物相對(duì)于重力倒置時(shí),管狀足會(huì)調(diào)整其接觸行為報(bào)道.
“我們的共同研究表明,海星通過(guò)調(diào)節(jié)管足與基底的相互作用,適應(yīng)不斷變化的機(jī)械需求,揭示了一種強(qiáng)大且分散的策略,用于應(yīng)對(duì)多樣且具有挑戰(zhàn)性的地形?!?/p>
該研究發(fā)表于美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊.
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