壁虎可以直立着爬墙,但它们在水面上奔跑的能力才真正让它们显得奇特。毕竟,有很多动物都能附着在垂直表面上。是的,有些动物确实能在水面上奔跑——但像壁虎这么大的却不多。这些小蜥蜴必须将三个独立的策略结合成一个统一的动作,科学家认为这在动物界可能是独一无二的。
世界各地大学的一群生物学家发现了这一现象,其中一位在新加坡度假时偶然捕捉到了视频证据。壁虎能在水面奔跑实在太令人惊讶了,他们决定对其进行更深入的研究。他们在《Current Biology》杂志上发表了他们的研究结果,要想真正理解它们为何如此不寻常,我们就需要稍微深入研究一下。
如果你——一个正在进化的假想物种——想在水上行走,你可以采取两种主要策略。一种是体型如此小,以至于可以利用水的高表面张力漂浮在水面上。水黾和蜘蛛就是这样做的。如果你仔细观察一只漂浮的昆虫,你会看到它的小腿在水面上造成微小的凹陷——那是它身体向下压水的力量,但不足以破坏水的表面张力。
另一种策略是足够大且肌肉发达,可以通过奋力划水来保持在水面之上。天鹅起飞时就是这样做的,以便能离开水面,而蛇怪蜥蜴(basilisk lizards)则利用这种能力在池塘上来回奔跑。这两种动物每一次划水或拍打(是的,这是专业术语)都有足够的力量将自己推离水面,有效地停留在水面上而不是游泳。
壁虎不够大,无法产生那种力量,但它们也不够小,无法仅仅依靠表面张力漂浮。那么壁虎该怎么办呢?它们两者兼而有之。它们还采用了一种通常用于游泳的策略:摆动。鳄鱼可以通过快速地左右摆动它们强壮的身体和尾巴来惊人地快速前进,事实证明壁虎也能做到这一点。
为了弄清楚这一切,研究人员不得不回到实验室,捕捉壁虎实施它们奇特的混合游泳-奔跑技术的慢动作视频。
你可以很容易地看到它们是如何用脚拍打水的。这实际上是在制造气穴,除了产生向上的力使它们的头部保持在水面之上外,还能帮助壁虎浮在水面上。你还可以看到它们是如何用尾巴向前推进的。你无法真正看到第三个和第四个因素。让我们从表面张力的影响开始。小型动物利用表面张力来保持漂浮,但当壁虎疯狂地挥动四肢时,你不一定能看到这种影响。因此,研究人员将壁虎放入了肥皂水中。
表面张力之所以能正常工作,是因为水分子之间的吸引力大于它们与空气之间的吸引力,所以它们倾向于聚集在一起,直到足够大的力将它们分开。肥皂阻止了这种情况的发生,因为它的一端可以吸引极性水分子,另一端可以吸引非极性分子——这意味着它对周围的一切都具有同等的吸引力,从而降低了表面张力。
当研究人员将壁虎放入肥皂水中时,壁虎的移动速度只能达到正常速度的58%,这表明表面张力通常对它们有帮助。
最后一个因素是它们的皮肤,皮肤具有超疏水性,因此会排斥水。疏水表面可以更容易地在水面上滑行,有点像水上滑行,因为水与疏水物质之间的摩擦力非常小。没有这种拉拽它们后退的摩擦力,壁虎可以更容易地加速并在水面上滑行。
所有这些单独的策略结合在一起,使它们能够比游泳更快地在水面上奔跑,这很可能帮助它们逃避了数千年来试图捕食它们的捕食者。恰好壁虎找到了这个奇特的生态位。但嘿——如果没坏,就别修。