【2019年物种日历】5月10日 疣尾壁虎

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夏夜的傍晚,人们在屋外乘凉时常能见到壁虎在墙壁窸窣溜过的身影,作为人类生活区内最常见的爬行动物类群,它们已经完全适应了与人类共享一片屋檐的生活。狭义上的“壁虎”一词一般所指壁虎属内所有物种,也多指壁虎科物种,而广义的“壁虎类”(Gekkota)则包含壁虎科、睑[jiǎn]虎科、鳞脚蜥科等多个类群。物种日历今天的主人公——疣尾蜥虎(Hemidactylus frenatus),便属于我们通常意义上的“壁虎”。


一只疣尾蜥虎突然出现!图片:Russell Cumming / Flickr

神秘的“守宫砂”为何物?

无论是蜥虎还是壁虎,在民间都有诸多俗称,两广一带将疣尾蜥虎及其近缘种原尾蜥虎称作“盐蛇”(又作“檐蛇”),壁虎属内的小型种多被统称为“蝎虎”或“蝎了虎子”,个头较大的黑疣大壁虎(Gekko reevesii)被单摘出来取名“蛤蚧”“仙蟾”等。但无论墙上爬的还是地上跑的,壁虎类的物种大多被唤做“守宫”

“守宫”一词最早出现于我国辞书之祖《尔雅》之中,但编者将其与蝾螈、蜥蜴、蝘蜓[yǎn tíng]混作一类。“宫”为古代对房屋、居室的通称,秦、汉以后才特指帝王之宫。因壁虎常攀附于墙壁之上被人视作安守宫室的瑞兽,故得“守宫”之名


倒挂在屋顶,甚至还能打个架,挂在玻璃上也只是基操勿6。图片:Bernard DUPONT / Wikipedia;小米

说起守宫就不得不谈一谈在民间流传已久的验贞之药“守宫砂”。东晋张华在其所编《博物志》中记载了守宫砂的制法与用法:“以器养之,食以朱砂,体尽赤,所食满七斤,治擣[dǎo]万杵,点女人肢体,终身不灭,唯房室事则灭,故号守宫。”先不论守宫砂是否真有如此效果,单从制法上讲就是不合实际的,毕竟没有什么动物能够靠食用硫化汞活命。


圆圆的眼睛写满了大大的疑惑。图片:Russell Cumming / Flickr

古人对此也并非深信不疑,李时珍在《本草纲目》中对“守宫”释名之下的签注提到:“点臂之说,《淮南万毕术》、张华《博物志》、彭乘《墨客挥犀》,皆有其法,大抵不真。”

不过对“守宫砂”来源还有另一种猜测,如果各位有机会近距离观察野生壁虎,可能会在它们的脚趾、眼眶处看到一些朱红色的小颗粒,难道这就是传说中的“守宫砂”脚气?等等……这些小红点怎么还会爬?其实这些小颗粒是一类专门寄生于壁虎类动物体表吸食血液的螨Geckobia spp.),所谓“守宫砂”很可能就源于古人对该类小虫的夸大、杜撰,而真正的“守宫砂”无非是古代男权社会强加于女性身上的枷锁罢。


螨虫:“我又做错了什么呢,我只是个小小的螨虫啊????” Walter P. Pfliegler / Flickr

蜥虎和壁虎,同源两兄弟

但严格来说,把疣尾蜥虎等同于壁虎也是不严谨的,它在分类上隶属于壁虎科、蜥虎属,与壁虎同科但不同属。脚趾上的差异是壁虎科物种重要的分类特征,蜥虎属与壁虎属的最显著差异在于前者的指、趾前端与底部扩展的攀瓣相分离,但普通人很难贴近观察,因而不易区别。


截趾虎与蜥虎的脚趾结构类似,在此代替蜥虎做示意。图片:《中国动物志 爬行纲 第二卷 有鳞目 蜥蜴亚目》

就算有机会,你真的敢凑近了看嘛?图为疣尾蜥虎的小Jio。图片:Russell Cumming / Flickr

疣尾蜥虎体较扁平,成体全长约10 cm,尾长略长于头体长。头体背面呈灰褐色或黄褐色,体背具模糊的浅褐色横斑。体背粒鳞间具少量疣鳞。下颌有两对颏片,大小基本相等。尾呈圆柱形,尾鳞分节排列,每一节都生有大而尖的疣鳞。


尾巴上具有明显的疣粒。图片:A-giâu / Wikipedia;Russell Cumming / Flickr

在城市中,疣尾蜥虎白天常隐于墙缝或瓦片下,待夜晚外出活动,经常三五成群地守在灯下,等待自投罗网的蚊虫。它们原产于南亚、东南亚等热带地区地区,在我国见于广东、海南、台湾、云南等省区。近代以来频繁的货轮运输令它们搭上了现代化的顺风车,一些个体或卵夹带在货物中被运往世界各地,如今在非洲、美洲、大洋洲等诸多热带、亚热带地区均已发现归化种群。有学者曾对该种的谱系生物地理学进行研究,结果显示各个产地间的地理跨度虽然很大但在遗传距离上并未表现出明显差别,推测也是由于各地间分化时间不久且仍有基因交流的缘故。

飞檐走壁的奥妙

生态系统是个三维立体的空间,生物们为了谋求自身生存都会尽量避免与其他生物竞争生存资源,因此当水环境与陆地变得拥挤时,一些物种就选择了向上拓展空间,这不仅需要克服重力,还需要练就一身攀爬的好本领。

树蛙和壁虎是两栖爬行动物中的代表,它们有着飞檐走壁的绝技,即使是光滑的玻璃也不能阻挡它们前进的脚步,这样的神奇的技能它们是如何练成的呢?


在这光滑的玻璃上扭动扭动!图为果壳鼓励师小龙女。图片:小米

秘密就隐藏在它们的脚趾上。

树蛙的指、趾末端具有圆盘状的吸盘,在电子显微镜下可以观察到其表面紧密排列着大量多边形棱柱状的上皮细胞,细胞之间狭窄的沟槽是腺体产生粘液的通道。通过这些沟槽,粘液遍布脚掌表面,使得树蛙的脚掌始终保持有一层粘液


丽红眼蛙(Agalychnis callidryas)的足部细节图。图片:Eric De Vries / Wikipedia;Ingo Arnd

当树蛙的吸盘与光滑表面接触时,粘液被挤压为一层薄而均匀的液膜,在吸盘与界面之间产生强大的表面张力从而实现黏附,这种借助于液体的黏附机制被称为“湿黏附”。不仅如此,在树蛙攀爬的过程中吸盘表面粘液会逐渐变干,吸盘与界面之间的摩擦也会由湿摩擦转为摩擦力更强也更稳定的边界摩擦,令树蛙攀附得更加稳当。


此时一只蛙蛙快速经过。图片:Love Nature

壁虎采用的则是一种名为“干黏附”的机制,它们的脚趾具有数道横向的攀瓣,每道攀瓣都由数以十万计的细微刚毛构成,而每根刚毛末端还分成了100~1000根更细的纤毛,这大大增加了壁虎脚掌与物体表面分子间的接触面积。面积增大就能爬墙了吗?别急,接下来我们还要引入一个物理学知识点——范德华力


那些像百叶窗的结构就是攀瓣。图左为单列攀瓣,图右为双排攀瓣。图片:Pete Oxford / NPL;Bjørn Christian Tørrissen / Wikipedia

范德华力又称为分子间作用力,是一种存在于分子间的电性吸引力。壁虎脚掌上微小的刚毛与墙面之间也能产生范德华力,虽然每根刚毛产生的力量微不足道,但累积起来就相当可观了。有学者曾对此进行了一项研究,结果令人咋舌:一只重约300克的大壁虎每个脚掌的面积大约是227平方毫米,上面生有3,268,800根刚毛,一只脚能够产生约500克的黏附力,而也就是说一只脚掌的吸附力就能承受壁虎自身的重量,这便是壁虎能够飞檐走壁的秘密所在。


从下方看壁虎的小脚丫似乎开了花。图片:National Geografic / YouTube

但另一个问题又来了,既然树蛙和壁虎的脚掌能与界面产生黏附力,但在它们迈步时怎么没有表现出丝毫的阻碍呢?通过高速摄像机的拍摄,人们才解开了这个谜题。原来树蛙和壁虎在迈步时脚趾总会先有一个向上翻转的动作,随后整只脚才顺畅地脱离表面,并且总是在某个固定的临界角度下才可以轻易脱附。如果你揭过手机上贴的钢化膜就很容易理解这个过程,牢牢吸附在屏幕上的钢化膜只要从边角撬开,微微用力就能取下来,树蛙和壁虎抬脚的动作也正是这样的原理。


此时一位小仙女翘着jio离开。图片:雪梨

基于对树蛙和壁虎脚趾超微结构的研究,人类已经研制出诸多相关的仿生产品。两栖爬行动物脚趾上的奥妙正在悄悄影响人们的生活。

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