80万人涌进西双版纳，却没人认识雨林真高手？！

华语天空

气清景明，万物皆显，正是春游好时节。
在北回归线上，有一片绿洲早已是顶流目的地。人们奔赴而来，追寻星光夜市里的美食，探索雨林徒步的乐趣，邂逅悠闲漫步的亚洲象。它就是去年省外旅居人数达80万以上的西双版纳。

生活在西双版纳的亚洲象来源：版权图库
暮春四月，西双版纳即将迎来热闹的泼水节，上海也会迎来绵绵春雨。水，是春天的信号。

西双版纳前些年的泼水节现场

来源：版

权图库

把水玩儿明白

也许你正前往版纳盼望尽情泼水，也许你还望着细雨等待天晴。你想：要是能随意掌控水的方向就好了。你一定想不到，雨林中有一位“输水”大师，天生就懂掌控水流。

来源：soogif它就是猪笼草。提到猪笼草，你会想到捕虫，而北京航空航天大学张德远、陈华伟团队发现，在猪笼草唇部，液体能够克服地心引力，从低处往高处“倒流”！

猪笼草的唇部总是覆盖着一层“水膜”来源：版权图库这背后的秘密，藏在唇部的一道道沟槽里。沟槽中有呈梯度楔角的楔形盲孔，从90°减小到约28°，形成梯度结构[1]。液体的运输被限制在单个大沟槽里，扩散时会固定在内侧边缘，形成“水针”，锁住液体防止回流。

楔形角截面来源：参考文献[1]同时，借助毛细作用（就像纸巾吸水后水会往上爬一样），水滴会沿着楔形角逐级爬升，角度越小，上升得越快越高。在一个盲孔还没完全填满时，就开始填充相邻盲孔，实现持续向上的定向运输[1]。

纸巾的毛细作用，你小时候玩过吗？来源：@learningscienceisfun

唇部表面上的水定向传输的过程【 a.水滴（虚线）的起始边界最终与盲孔轮廓重合，表明水从外侧向内侧的扩散因被锐利边缘固定而停止。b.当水填满一个盲孔，部分水会溢出并开始填充下一个盲孔。虚线为水传输的边界。c.下层水（黄色箭头）填满单个盲孔，溢出形成上层水层。在第二个盲孔完全填满之前，上层水层（棕色箭头）成为顶层水层（绿色箭头），填满第三个盲孔。】来源：参考文献[1]基于此原理，科研团队制造出无动力单向输运薄膜，6秒钟可让液体倒流上升约3厘米！这项技术堪比液体“永动机”，在干旱地区无耗能灌溉，手术器械防“粘刀”，飞行器除冰等领域具有广阔应用前景。
也许在未来，我们真的能让水花精准传递欢乐，让雨水有序导流，不再困扰出行。

上海后天起即将迎来接近一周的降雨，希望它别下得那么认真

骑车“铁头功”

烟雨过后，骑上单车感受春光再合适不过了。也许你早已准备美美骑行，还买了顶新头盔。可你忍不住想：万一摔了，它能扛得住吗？
别担心，雨林里有一位“铁头宗师”，会教你防撞绝学。
它就是啄木鸟。

来源：葛致远

啄木鸟每天敲击树干约1.2万次，撞击时速高达25千米/小时，它凭什么能毫发无伤？

用力撞树却得不了脑震荡的啄木鸟

来源：@Be Smart

很长一段时间里，科学家认为是其喙和头骨之间的海绵状骨骼在发挥减震作用。但在2022年，美国康奈尔大学Wesley Hochachka教授团队发现，啄木鸟是依靠紧凑、坚硬、小巧的头部全力出击，完成力量直传，像一把“锤子”砸向树干[2]。这真的很反直觉！

啄木鸟头骨，绿色为海绵状骨骼来源：参考文献[2]

Wesley Hochachka教授团队认为，与喙部相比，颅骨的冲击减速并未降低，头部没有缓冲区有助于提高啄击性能。
来源：参考文献[2]
即便如此，啄木鸟就没有其他保护大脑的措施吗？目前普遍认为，啄木鸟紧贴在颅骨上的脑组织让其有更少的脑脊液，大大减小了液体传动带来的伤害。就像生活中小的东西往往更结实一样，啄木鸟大脑体积只有人类约1/700，脑损伤容限是人脑的300多倍[2]。

人脑和啄木鸟承受加速度时的压力分布（红色压力最大，蓝色最小） 来源：参考文献[2]也有观点认为，“安全带”一样的舌骨拯救了啄木鸟的大脑。其舌骨从右鼻孔穿出，分叉绕过颅骨，稳稳包裹住头部。

啄木鸟长长长长长……的舌头来源：见水印

红色部分都是啄木鸟的舌头来源：https://www.earthtouchnews.com虽然研究尚无定论，但人们借鉴啄木鸟的头骨形态，设计出了自行车头盔和安全帽等。头盔外层采用硬质材料，中层采用多孔、可变形的材料，内层采用柔软材料紧贴头部，并配有U形或环形的连接带固定在头顶和下颌带之间，以减少撞击受到的伤害。

安全帽构造来源：版权图库当然，啄木鸟可能也不是完全没有脑损伤，它们如何进行修复仍待研究。也许未来，你的头盔会有新突破！
美美拍照

骑到半路，你拿出手机想要拍照，却发现阳光下看不清屏幕。别沮丧，雨林里有位“反光克星”，能帮你解决这个问题。它就是飞蛾。

来源：版权图库上世纪六七十年代，瑞士科学家C.G.Bernhard等人发现一种夜行飞蛾的眼睛基本对近红外光不产生反射。它的复眼表面覆盖着间隔约300nm，高度约200nm，上小下大的凸起结构。这些突起尺寸比可见光的波长小，形成“渐变折射率”，减小了折射率急剧变化带来的反射[3]。

飞蛾复眼及结构放大来源：参考文献[4]受此启发，“仿蛾眼减反膜”诞生了。工程师们在玻璃和塑料表面刻蚀出类似的纳米级阵列，应用于光学薄膜、太阳能电池等领域。例如日本Geomatec公司生产的蛾眼膜，在玻璃两面贴膜反射率可降至0.5%。拥有这样的蛾眼膜，以后你就无需用手给手机搭“凉棚”了！

说到这里，不知道你的骑行之旅准备如何？如果暂时不能跨越千山万水，不妨骑车来到上海科技馆，走进“雨林秘境”展区，这里有位超吸睛的“明星高手”！

上海科技馆“雨林秘境”展区亚洲象有一只灵巧的鼻子，能卷起小小果实，也能拔树搬物。科学家从中得到灵感，创造出柔性机械臂和高精度抓取工具。

亚洲象灵巧的鼻子来源：Houston Zoo展区里就有只仿生象鼻柔性连续体机器人。它由梯度弹性盘架串联构成连续体机械臂，通过控制电机收放内部腱绳使关节弯曲，能轻巧地抓起一颗苹果。

雨林秘境展区仿生象鼻柔性连续体机器人来源：小编和同事一起拍的当然，这只是探索的起点，相信未来它会更灵活强大。

最超前的答案往往就蕴藏于生命本身。也许下一个改变你生活的绝妙点子，就在一株还未被发现的雨林植物上，一只尚未被命名的昆虫身上……

参考文献[1]Huawei Chen, pengfei Zhang, liwen Zhang, Hongliang liu, Ying Jiang, Deyuan Zhang, Zhiwu Han & lei Jiang. Continuous directional water transport on the peristome surface of Nepenthes alata. Nature. (2016). 532: 85-89.
[2]Van Wassenbergh S, Ortlieb E J, Mielke M, et al. Woodpeckers minimize cranial absorption of shocks[J]. Current Biology, 2022, 32(14): 3189-3194. e4.
[3]C.G. Bernhard, William H. Miller. A Corneal Nipple Pattern in Insect Compound Eyes[J]. Acta Physiol. scand.. 1962,56(3-4):385-386
[4]董亭亭.仿生蛾眼抗反射微结构光学机理研究[D].长春理工大学,2016.

作者：李今超 上海科技馆展览研发中心科学审核：郭玮宏 中国科学院大学博士、高级工程师；葛致远，上海自然博物馆生物学博士责编：一星期

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谢谢楼主分享！

waluheke

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