互动科普

在水上奔跑

James W.Glasheen*, Thomas A.McMahon**

中美洲的皇冠鬣颊(basilik lizard)以其看上去象是跨越水面作奇迹般地飞行而闻名.当受到惊吓时.这些绿色或褐色的爬行动物用它们的后腿在池塘上或湖泊上仓皇逃窜——较小的皇冠鬣蜥实际上象在空中飞行，而较大的则稍有些下沉•通过对在哥斯达黎加雨林地区捕获的7只冠皇鬣蜥(Basifiscus basiliscus)进行录像并做出机械模型以弄清其基础物理,我们已能解释这些皇冠鬣蜥作壮观运动的秘密。

整个过程以脚拍击开始.皇冠鼠蜥打击水以产生向上的力量这种力又向一个中等大小(即90克)的皇冠廉蜥提供它停在水面上所需支撑力的多达23%的力.一刹那之后，发生一次冲击•当脚踏下时，它把水分子推开，并产生一个气穴(potholeofair)•除了加速让水脱离脚要走的路径所产生的力之外.皇冠蜥蜥获得來自脚上气穴(aircavity)和下面的静压力之间的压力差产生的力的支撐。拍击和随后的冲击共能产生保持一只成年皇冠鬣蜥沿水面上迈过所需支持力的111%的力.较小的皇冠鬣蜥(即重量为2克或2克以下的)应能产生它们所需支持力的225%的力——而且它们跨过水面奔跑显得更加轻松自如.

但是，如果皇冠廉蜥在周围水合拢之前不把它的脚拉出洞，所有这些获得的力都将消失.当它仅被空气包围住时，把它的长趾脚向后倾斜并且滑出水面，皇冠鬣蜥可避开从水中拉出它的脚所产生的阻力.皇冠鬣蜥5个趾的细小边缘可促进这种运动.如象降落伞一样，当脚啪的一声踏下时，这边缘突然伸出，因此产生更大的表面积——更加适合于拍水•此后当脚被拉起时，边缘消失而且长趾刚好在洞关闭之前拔出。

虽然它们的秘密现在已被揭开，但皇冠鬣蜥很可能仍独自雄踞在水面上•某些蹼足鸟能类似地在水上跑，然而它们的动力学稍有不同，而且尚未完全弄淸。对于人类来说，除了呆在岸上外，他还未从皇冠鬣蜥中学到什么东西:一个80公斤重的人将必须每秒跑30米(每小时65英里),所耗费的持续肌肉能虽比人类所具有的可耗费能力大15倍，才能赶上皇冠鬣蜥.皇冠鬣蜥在水与空气之间的阈限世界里独享舒适。