不要瞧不起那些灰色的腳,那些腳巴在墻上相當牢固,要是你的手指不費一點兒勁,休想拉下爬山虎的一根莖。
——《爬山虎的腳》
“爬山虎的腳”長在莖上。莖上長葉柄的地方,反面伸出枝狀的六七根細絲,每根細絲像蝸牛的觸角。細絲跟新葉子一樣,也是嫩紅的。這是葉圣陶先生筆下的爬山虎的“腳”,當然也應(yīng)該是大部分人眼中的爬山虎的“腳”。那么,在科學家眼里,爬山虎的“腳”會有什么不同嗎?
用科學術(shù)語來稱呼的話,爬山虎的“腳”應(yīng)該叫做“吸盤”??茖W家曾借助掃描電子顯微鏡,不僅觀察了嫩的、新生的濕吸盤,也觀察了老的、成熟的干吸盤。令人驚訝的是,在嫩的濕吸盤內(nèi),可以看到細胞就像氣球似的,一個挨一個,組成蜂窩狀的結(jié)構(gòu),這些空隙被稱之為“微孔”。在老的干吸盤內(nèi),微孔之間還有微管,內(nèi)壁非常光滑,它們?nèi)缤鹌す芤粯?,把微孔相互連接起來?!斑@種連接,就好像大城市里復(fù)雜交錯的高速公路網(wǎng),某些地方微管的延伸,就好像高速公路向左、向右、向前延伸一樣。”科學家解釋說,從結(jié)構(gòu)力學的觀點看,正是這種蜂窩狀的結(jié)構(gòu),加強了爬山虎“腳”的黏附強度。
在生長過程中,爬山虎的吸盤還會分泌黏液,這些黏液積聚在微孔內(nèi),并通過微管分流和運送。這些黏液里面含有多種化學成分,大部分成分屬于植物激素,對爬山虎的生長發(fā)育起到很重要的作用。不僅如此,通過微量化學分析,科學家們還發(fā)現(xiàn)植物激素屬于弱酸性物質(zhì),這種物質(zhì)與表面接觸后,發(fā)生了一種緩慢的化學反應(yīng),并形成新的物質(zhì)。這種物質(zhì)又增強了腳與接觸面的黏附力。除此之外,還有一些成分屬于糖類,這些糖類也具有一定黏性。
此外,吸盤內(nèi)還有氮氣和氧氣,隨著生長和發(fā)育,氮氣被光合作用消耗掉,而氧氣被某些分泌物發(fā)生的氧化反應(yīng)消耗掉,當所有氣體被消耗掉后,結(jié)果導(dǎo)致吸盤里形成負壓,從而進一步加強了“腳”與接觸面的黏附強度。
科學家說:“未來完全有可能模擬爬山虎吸盤的特性,設(shè)計出一些優(yōu)異的黏合性仿生材料?!辈⒋致怨烙嬘晌P材料仿生制作而成的手掌,一根手指尖(表面積大約為1平方厘米)吸附在襯底上就能承受114千克的人體重量。而這種仿生材料鑄成的單個手掌完全吸附在襯底上時大約能夠承受一頭重達22.9噸的抹香鯨。當然,要想讓這些設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實,還有待于進一步的研究和開發(fā)。