实现上墙自由的壁虎——爬山“虎”(2)

图2 壁虎的多层级黏附器官（图片来源:作者提供）

看壁虎如何实现“粘贴”自由

大壁虎是各种黏附物种中体重最大的，其对黏附能力的掌控不仅得益于分层级的黏附结构，还依赖于对黏附结构的高效精细调控。脚掌是大壁虎的黏附器官，具有刚柔耦合的结构特性。对脚掌黏-脱附周期中运动行为的研究是了解黏附运动广泛适应性的基础。脚掌的黏-脱附运动周期分为支撑和摆动相位，其中支撑阶段主要分为接触、黏附和释放三个阶段。

图3 壁虎前后脚掌黏脱附运动过程的不同阶段（图片来源:作者提供）
已有研究表明大壁虎脚掌在黏附阶段时的运动姿态和布局与黏附力有关（方向和大小），比如大壁虎通过改变五个脚趾的布局来面对不同斜角的斜面以及重力加载方向，并通过改变支撑阶段时脚趾的支撑姿态来应对不同形状的基底。此外，壁虎可以通过调整运动步态来适应不同环境的运动需求，比如在竖直面不同方向运动时脚掌黏附时间发生调整，在不同斜角基底上运动速度明显改变，然而研究发现单个脚趾完成黏附的时间保持不变。

对着壁虎脚丫子偷拍的怪科学家们

黏附运动中有关脚掌运动行为调控的研究还不够完善，在黏脱附运动的不同阶段，脚掌的动作行为分别是怎样的？各阶段的动作行为会不会影响到脚掌黏附的效果？……这些问题还不明确。
为了对脚掌黏-脱附周期中的运动行为进行系统化的研究，了解在不同运动环境下大壁虎脚掌的黏-脱附行为模式采取怎样的适应性调控策略，科研人员对大壁虎在不同倾斜表面（水平面、45度斜面和竖直面）和不同运动方向（向上和向下）上的黏-脱附运动行为进行了研究。可以说是“怼脚直拍”了。