水下行走哪家强

□ 尼 莫

非洲肺鱼

我们生活在陆地上，对于不常见的海洋和海洋生物总是充满着向往，许多以海洋闻名的景区都有名为“海底漫步”的游玩项目，可以满足一点点我们的向往之心。拴上铅制的腰带，戴上厚重的供氧头盔，扶着海底走廊的扶手，游客们可以在10 米左右的海底行走，与那里的鱼儿亲密接触。

但是这样的行走有不足之处，耳朵感受到巨大的压力，不能低头否则水会漫过鼻子，头盔只能抵抗10 米左右深度的水的浮力，这些都限制了我们进一步亲近海洋。但在海洋深处，有许多生物它们却可以在水下自由地行走，它们是怎么做到的呢？

“四肢纤细”的鱼爱走路

在我们的印象中，鱼类的运动方式就是游泳，这也是它们作为鱼的重要标志之一，但其实海洋中还有不少的“另类”，它们不游泳，而是在海底“行走”。

肺鱼之所以叫做肺鱼，是因为它具有像肺一样可以在陆地上呼吸的鳔，它的许多结构更接近于两栖动物，是鱼上岸阶段的“活化石”之一。除了肺，肺鱼还有可以起到脚的作用的腹鳍，这让它可以在陆地上和水底的陆地上行走。

在实验室的鱼缸里，肺鱼展示出两种运动模式：一种是两个鳍肢一并使用的跳跃运动；另一种是鳍肢交互使用的“行走”运动。开始行走前，肺鱼会进行深呼吸，使肺中充满了空气，空气增加了它“上半身”的浮力，接着它瘦弱的“后肢”会支撑上半身离开水地，两只“后肢”一前一后交替移动，搬动身体向前行进。

明明是没有脚的鱼，为什么“走起路”来这么像陆地动物，美国纽约大学的研究者通过研究猬鳐得到了答案。猬鳐是一种不爱游泳爱走路的小型鱼类，它常常将自己的身子埋于水底沙中，以贝类、甲壳类为食，它的行走方式与肺鱼很相似，都是以瘦弱的后肢作为支撑和动力。

研究者发现，猬鳐用来支配鳍交替移动的神经通路与陆地动物支配四肢的神经通路是一样的，并且指挥猬鳐前鳍和后鳍运动的基因分别与人类手臂和腿部的基因相似。这意味着参与行走的基因和神经通路并不是动物上岸后才开始演化的，在鱼类和陆地动物的共同祖先中就已经存在了，研究员推断这些神经元起源于大约4.2 亿年前，远早于腿脚开始出现的年代。

除了肺鱼和猬鳐，常常在海底行走的鱼类还有靠坚硬的胸鳍行走的红娘鱼、可以用鱼鳍来行走跳跃甚至攀爬瀑布的盲鱼等。

世上无处不是路，蝾螈教你学走路

会走路的鱼虽然很奇特，我们却并不能从它们身上学会怎么进行水下行走，因为人类与生来就适应水压和水下呼吸的鱼类不同，鱼类要走路只缺一双脚，我们却没有可以水下呼吸的腮和调节水压的膘，于是我们的目光转向了两栖动物——蝾螈。

蝾螈作为两栖动物，它能够游泳，也能在陆地上行走，并且能自由地切换这两种运动模式，但是这两种模式的结合状态——水下行走却很少有人研究。

此前有很多实验研究过蝾螈的攀爬能力，中国的一个实验告诉我们，蝾螈能倒挂在天花板上，能在倾斜85°的平板上爬行，而且无论这块平板是潮湿还是干燥的，都不影响它的爬行速度。蝾螈不打滑的能力与它的脚掌微结构有关，其脚掌由许多多边形上皮细胞构成，每个上皮细胞都存在直径为100～300 纳米的微柱。这些微柱可以在有水的平面上将水从脚掌沟槽之间挤压出去，帮助蝾螈黏附在攀爬的平面上。

这样的脚掌是否有利于蝾螈进行水下行走，美国阿克伦大学的研究员做了这样的实验。他们将四只蝾螈分为两组饲养在水族箱中，水深约为30 厘米，水族箱底分别为砾石和玻璃，用摄像机拍摄了数周蝾螈水下行走的影像并用数学方法进行了分析。

软件分析发现，蝾螈在粗糙的砾石上行走时，平均每步所需要的时间比起在光滑的玻璃上要更长，但是行走速度却没有明显差异。研究员认为，玻璃的摩擦力小，可能打滑，步伐小而快，砾石摩擦力大，步伐更大，所以在总体的速度上没有明显的区别。

蝾螈在水下行走时如何排水、如何抬脚、关节如何运动等细节被机器人的设计师运用到了水下机器人身上。瑞士洛桑理工学院的研究员们为了制造一台两栖机器人“蝾螈”，采用3DX 光视频技术，从48 个角度研究蝾螈的各种形态，包括爬行、游泳和水下行走等。他们用电脑模拟了一段鳗鱼的脊椎，仿制出一根0.9 米长的脊椎，并置入人工神经元，用于控制机器人的运动。

蝾螈

“蝾螈”的运动由远程计算机发出电信号，控制机器人选择步行还是游泳，以及速度和运动方向。“蝾螈”机器人下水后会先开始蛇形游动，等到触底时再行走。

我们因承受不了高压的深海环境而无奈放弃的海洋梦，就由这些水下机器人代替我们去探索。从无人遥控潜水器到水下机器人，它们都在海洋调查、海洋资源开发、深海搜救和打捞等方面发挥了极大的作用。