蛇腹能帮助科学家们控制食欲

   日期:2020-03-26     浏览:13    评论:0    
核心提示:蛇腹能帮助科学家们控制食欲一条棕色的树蛇在光滑的人造树枝上移动。对我们许多人来说,移动蛇的身体看起来就像意大利面条扭动的

蛇腹能帮助科学家们控制食欲

一条棕色的树蛇在光滑的人造树枝上移动。
对我们许多人来说,移动蛇的身体看起来就像意大利面条扭动的线。


然而,辛辛那提大学(University of Cincinnati)麦克米肯艺术与科学学院(McMicken College of Art and Sciences)的生物学教授布鲁斯•杰恩(Bruce Jayne)发现,蛇的解剖结构和行为方式多种多样,几乎可以在任何地方爬行和攀爬,包括树皮质地各异的树枝。

杰恩和他的学生们用三种不同的物种来测试它们在树上的才能,他们分别研究了粗壮、沉重的蟒蛇、中等重量的玉米蛇和苗条、敏捷的棕色树蛇。

与大多数蛇类的横截面形状接近圆形的不同,杰恩发现,棕色树蛇看起来更像一条面包,它的顶部是圆形的,但底部有一个被称为“龙骨”的角落,腹部两侧的皮肤都是折叠的。他说,这些轮廓鲜明的龙骨是各种树蛇如何利用树皮中微妙的角落和缝隙来防止滑倒的关键,并推动自己迅速爬上树,使其更容易在一瞬间找到猎物,而不需要付出太大的努力。在更小的范围内,玉米蛇也有这种形状,而蟒蛇是Jayne研究过的最圆的种类。

为了更好地理解像棕树蛇这样腹部扁平的物种是如何在攀爬过程中把它们的脊状物固定在突出物上,并将自己固定在合适的位置,可以帮助Jayne和其他人在生物学、力学和工程学方面有更多的实际应用。

著名的《实验生物学杂志》12月号发表了一篇专题文章,题为《为什么树上的蛇不应该是圆柱形的:身体形状、斜度和表面粗糙度对运动有相互影响》。杰恩在文中展示了更锋利的蛇腹骨架对更有效攀爬的吸引人的好处。

根据蛇的形状和行为,杰恩发现,表面结构的变化会对它们的速度和运动方式产生相互影响。

蛇形的示意图
让蛇来完成任务

不同树种的树皮可能近乎光滑,或在天然枝条上有相当高的隆起。因此,Jayne用光滑的圆柱体或者在1 - 40毫米之间穿插钉子的圆柱体模拟了这些不同的天然树枝。他还改变了他的人造树枝的陡度。

 

杰恩说:“我们最值得注意的发现是,蛇的龙骨有助于防止滑倒,并能让蛇使用一种爬行方式,这种爬行方式不仅速度快,而且可能还能节省能量。”“随着地表陡度的增加,这一点变得更加重要。例如,棕树蛇能够直接爬上一个垂直的圆柱体,只需要推动仅仅1毫米高的钉子。”

杰恩还发现了独特的蛇是如何通过改变它们的行为来适应环境中的不同结构的。例如,在没有任何钉子的陡峭光滑的圆柱体上,当蛇的s形部分周期性地停止并挤压圆柱体,而身体的另一部分则被拉直并向山上伸展时,所有三种蛇都有类似手风琴的运动。相比之下,当钉子足够高,可以防止滑倒,斜坡很浅的时候,所有的蛇都非常擅长平衡和滑动,因为它们推着钉子来推动自己。

在分析不同的攀爬技术时,Jayne观察到栖息地结构对不同蛇类的行为和速度的影响是不同的。例如,蟒蛇和玉米蛇更有可能辛苦地和夹紧钢管concertina-like运动,而对于更大范围的斜坡和表面纹理的棕色树蛇常用看似轻松的起伏滑沿着人工分支。


让游戏开始吧

在这些以蛇为比赛项目的比赛中,速度最快的要数棕树蛇,它们总是金牌得主。其他两个物种都获得银牌,这取决于陡峭的角度和粗糙的表面纹理的程度。

虽然与有钉子的玉米蛇相比,这些蟒蛇行动缓慢,但蟒蛇的力量大得令人难以置信,它们能更好地抓住并稳步爬上一些玉米蛇爬不上去的陡峭表面。

Jayne说:“通过了解是什么使得(棕树蛇)在垂直障碍物上移动得如此迅速和有效,我们有望设计出不友好的表面,以防止像关岛棕树蛇这样的入侵物种进入它们正在造成伤害的区域。”

詹说,褐树蛇不是关岛的本土物种,但可能是在二战期间和战后由货船引入的。因为没有天然的捕食者来维持sna

 
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