最新3D模型演示天堂树蛇如何飞行律动学术资讯

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当天堂树蛇从一根高高的树枝飞到另一根树枝上时，它的身体犹如一幅漂浮的绿色空中书法作品，在蓝天上荡漾。金花蛇属（Chrysopelea）家族是目前人类所知的唯一能够飞行的无肢脊椎动物。

然而，科学家对天堂树蛇的飞行现象还缺乏深入的理解。二十多年来，美国弗吉尼亚理工大学生物医学工程和力学系的教授Jake Socha一直在尝试测量蛇飞行时的生物力学特征，并建立相关数据模型，以求解开蛇的空中律动奥秘。

据美国“物理学组织”网站6月29日消息，《自然·物理》杂志同日刊发的一篇研究论文介绍了Socha教授组建的跨学科团队，针对飞行中的天堂树蛇，成功开发出了第一个连续的、具有精确解剖学特征的三维数学模型。

在航空航天和海洋工程系的教授Shane Ross，以及论文第一作者、机械工程博士研究生Isaac Yeaton等的协助下，Socha团队测量了100多条活蛇的滑翔过程，开发出了这个三维模型，该模型考虑了律动波的频率、方向、蛇躯体上起作用的力以及质量分布等因素。

在其中一组虚拟实验中，研究人员希望了解为什么天堂树蛇每次滑翔都会进行律动。于是他们在实验中关闭了律动效应，模拟出了没有律动的结果。一方面，当虚拟的天堂树蛇在空中无法律动时，它的身体便开始翻滚；另一方面，与模拟滑翔相结合的测试结果证实了研究小组的假设：空中的律动增强了蛇飞翔时的旋转稳定性。

在虚拟实验中，研究人员还发现，空中的律动不仅能够防止蛇在滑翔过程中翻倒，而且还能提高其飞行水平、增加垂直距离。

Ross教授把蛇的律动比喻为旋转中的飞盘：往复运动增加了旋转的稳定性，使其滑翔得更好。通过律动，蛇能够平衡其扁平身体上产生的升力和拉力，而不是被它们压得喘不过气来以至于落下，从而能够飞得更远。

Ross教授表示，这种能力有可能被植入机器蛇的算法。这类算法在搜索、救援和灾害监测等方面有着令人兴奋的应用前景。他说：“蛇非常擅长在复杂的环境中移动。如果你能在算法中加入这种新模式，它就不仅在自然环境中有效，而且在城市环境中也能发挥作用。”

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编译：朱明逸

审稿：西莫

责编：雷鑫宇

期刊来源：《自然·物理》

期刊编号： 1745-2473

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