海星能控制數百英尺高空,卻沒有大腦。方法如下。
海星(又稱海星)是攀爬高手。這些多臂無脊椎動物能在垂直、水平甚至倒置的表面上移動:似乎沒有哪種基底太巖石、黏滑、沙質或玻璃質。他們確實這么做了沒有集中神經系統(tǒng),更別說腦子了.
由一個國際生物學家和工程師團隊撰寫的一篇新論文揭示了,海星的運動仍然相當巧妙,具有內置功能,使海星能夠根據當前的挑戰(zhàn)(或者說是踩腳)大幅調整運動方式,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,稱為podia。“管子”是一個靈活、肌肉發(fā)達的莖,通過其泵送液體水管系統(tǒng)以便移動;“腳”是莖端一個扁平且柔軟的盤子,會滲出富含蛋白質的粘性黏液,用來附著在表面(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,意味著要爬行時需要協(xié)調數百條獨立肢體的時機。
論文作者表示:“與許多動物不同,海星在體重與爬行速度之間表現出較為復雜的關系解釋一下.廣義上講,體型越大,速度越慢,附肢越多。但對魯本斯星。
為了準確觀察任何時刻哪些腳在移動,科學家們測量了光線變化就像海星在實驗室里爬過發(fā)光、高折射的玻璃時。該方法在成像方面已被證明非常有用昆蟲,動物, 和人類的腳.
每當海星接觸到特殊玻璃時,光線的折射方式都會改變,使接觸點被海星腳印的亮點照亮。
無論有多少管足接觸基底,海星的爬行速度大致相同,但當管足附著時間增加時,它們的爬行速度會減慢。
這表明海星通過改變接觸時間來調節(jié)每只腳的時機,而不是通過神經元中心系統(tǒng)來應對機械負荷:這一理論通過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)”來進一步支持。
這些背包增加了海星總體重的25%或50%。正如預料的那樣,這額外的載荷顯著增加了每只腳的附著時間。
作者們還通過實驗和模擬進一步研究了反向運動(即海星在飼養(yǎng)箱'天花板'上行走)。發(fā)現當動物相對于重力倒置時,管狀足會調整其接觸行為報道.
“我們的共同研究表明,海星通過調節(jié)管足與基底的相互作用,適應不斷變化的機械需求,揭示了一種強大且分散的策略,用于應對多樣且具有挑戰(zhàn)性的地形?!?/p>
該研究發(fā)表于美國國家科學院院刊.
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