伏击是自然界许多捕食者擅长的技能。许多伏击的捕食者利用快速的袭击捕捉或击打猎物，比如蛇和螳螂虾。只有快于猎物的逃逸反应速度，这些伏击才能成功。并且，大部分已知的袭击方式是向前方快速袭击，所以攻击范围局限于捕食者的前方。如果捕食者能够把袭击的直线运动和转体运动结合起来，就能袭击来自各个方向的猎物。刚刚发表在《实验生物学报》（Journal of Experimental Biology）上的一篇论文，就描述了一种新的袭击方式——全方向袭击（omnidirectional strike）。
【视频1】高速摄影机镜头里，拟扁蛛360度无死角的全方位闪电伏击。视频来源：参考文献
这篇论文的主角拟扁蛛（Selenopidae）能够袭击360度范围内来自任何方向的、五个身长距离以内的猎物。同时，拟扁蛛的转体速度最快能达到3000度/秒，是目前记录到转身动作最快的有腿动物。
拟扁蛛（Selenopidae）图片来源：曾昱
该研究由第一作者，来自加州大学的曾昱博士，和来自加州科学院的Sarah Crews合作完成。这次合作始于2008年两人的一次闲谈。彼时，两人还是加州大学伯克利分校的博士生。Sarah提到她研究的蜘蛛速度很快，曾昱便提议拍一些高速录像看看。在七八年之后，两人有机会拍摄了更多的录像，并最终完成了论文。
拟扁蛛与普通蜘蛛的对比，图片来源：曾昱
拟扁蛛的特殊能力得益于它们有着特殊关节构造的长腿。每条腿有两个身长，并且股-膝关节（femur-patella joints）的旋转轴几乎垂直于地面。这样，脚尖跗节（tarsus）在贴近地面时运动范围就非常大。
拟扁蛛不仅腿长，还能看到后方的猎物。图片来源：曾昱
当蜘蛛感受到猎物时，靠近猎物的腿就锚定在地面上并屈折（flexion）把身体拉向猎物， 另一侧腿作出伸展动作（extension）并蹬地。这些运动产生指向猎物的地面反应力（ground-reaction force）以及把身体前方转向猎物的扭矩。
拟扁蛛的狩猎步法。图片来源：曾昱
八条腿指向不同的方向，仿佛组成了一个能够即时启动的机械系统，并且效率非常高。拟扁蛛的一次袭击往往由靠近猎物的1-2条腿和身体另一侧的0-3条腿完成。与此同时，其他的腿在加速过程中快速往身体中心收缩，协助提高转动的速度。花样滑冰运动员在冰上旋转时，向内收拢手和腿来提速，也是一样的原理。
拟扁蛛的眼睛能够看到身后的猎物。图片来源：曾昱
这项特殊能力让拟扁蛛能够以极高的成功率袭击来自各方向的猎物。它们最快的转体速度3000度/秒，相当于在一眨眼的时间内（0.3秒）转3圈。更令人惊奇的是，无论猎物的直线距离和方位，所有袭击在0.12秒内完成。所以，蜘蛛们用更快的线速度和角速度袭击更远的和更靠后的猎物。
【视频2】拟扁蛛的捕食运动模型，对仿生机器人的设计提供新的灵感。重建后的攻击动作，俯视视角。前半部分：简化为多关节系统的袭击动作。后半部分：将每只脚与身体质心相连，以展示每条腿在水平面上的变形。视频来源：曾昱
除了描述一个新的捕猎行为和极端的机动性，改研究也展示了节肢动物的多关节腿脚构造对快速运动的适应。生物多样是工程应用方面的重要资源。该研究对未来仿生机器人的设计有许多启发。当前的有腿机器人还不能完成类似的运动，而将来的工程师也许能够以此为灵感，开发出能在狭小的空间内完成快速的转体的有腿机器人。（编辑：明天）
参考文献：
- Zeng, Y. and Crews, S. (2018). Biomechanics of omnidirectional strikes in flat spiders. J. Exp. Biol. 221, doi:10.1242/jeb.166512.