本文聚焦澳大利亚孔雀跳蛛，详细介绍了科学家对其跳跃能力的研究。从独特的半液压系统到不同性别蜘蛛的跳跃差异，再到其高加速度和重力承受能力，最后探讨了研究成果对机器人开发的潜在帮助。
在神奇的自然界中，科学家们有了一项有趣的发现。他们深入探究了澳大利亚孔雀跳蛛的半液压系统，这个系统使得孔雀跳蛛能够快速且精确地跳跃长距离，并且还能承受比战斗机飞行员更高的重力。而这一发现，极有可能在机器人研究领域发挥重要作用。
其实，大多数陆地动物都具备跳跃的能力，让人意想不到的是，有些蜘蛛也会跳跃，这对于不少人来说是一件可怕的事情。跳蛛就是其中之一，它们利用独特的液压和肌肉动作组合来推动自己前进。虽然常见的跳蛛可能会让很多人感到厌恶，但它们背后的生物力学却十分有趣，值得深入研究。
悉尼麦考瑞大学开展了一项新的研究，该研究详细探索了澳大利亚孔雀蜘蛛的跳跃能力，其目的是更好地了解隐藏在背后的独特半液压生物力学。
研究负责人兼通讯作者、大学自然科学学院副教授阿贾伊·纳伦德拉 (Ajay Narendra)介绍道：“这些蜘蛛非常小，你的拇指指甲上可以轻松放下四五只。雄性跳蛛的体重只有两毫克，是已知最轻的跳蛛之一，而雌性跳蛛的体重是雄性跳蛛的六倍。”
图为雄性（A）和雌性（B）斑彩孔雀蜘蛛（Maratus splendens） ，拍摄者分别为Ajay Narendra（雄性蜘蛛）和Jürgen Otto（雌性蜘蛛）。
孔雀跳蛛（Maratus splendens）堪称跳跃高手。不过，蜘蛛的跳跃方式与我们常见的由肌肉或弹簧驱动的方式不同。蜘蛛的腿部有屈肌（即弯曲肌），但却没有伸展腿部和强力跳跃所需的伸肌。它们采用了一种不寻常的策略，即“半液压运动系统”。在跳跃前，蜘蛛会收缩头胸部（蜘蛛融合在一起的头部和胸部）的肌肉，将血淋巴（蜘蛛的血液）推入腿部。血淋巴在腿部形成压力，促使腿部迅速伸展。当蜘蛛释放压力时，腿部就会向前猛冲，以巨大的力量将蜘蛛推向空中。
由于雌雄跳蛛体型大小存在差异，它们的跳跃动作也有所不同。色彩鲜艳的雄跳蛛体型比色彩素净的雌跳蛛小，这是因为雌跳蛛的身体需要积蓄资源以产卵。
研究人员收集了成年雄性和雌性孔雀蜘蛛，并将它们放置在实验室中一个水平的起飞平台上，实验室温度保持在 24 °C (75.2 °F)。在距离起飞平台 4 厘米 (1.6 英寸) 的地方，放置了垂直着陆平台。研究人员记录了每只蜘蛛从起飞平台自动跳到着陆平台的过程，也就是说，蜘蛛们是自然而然地完成跳跃，并没有受到外界催促。
图为雄性和雌性蜘蛛跳跃 4 厘米（1.6 英寸）的延时图像 ，拍摄者分别为Ajay Narendra（雄性蜘蛛）和Jürgen Otto（雌性蜘蛛）。
麦考瑞大学研究生、研究报告共同作者安娜·西贝尔 (Anna Seibel)表示：“我们让蜘蛛跳过从起飞平台到着陆平台之间四厘米的间隙，并且使用高速摄像机以每秒 5000 帧的速度拍摄这一过程。”
拍摄结束后，这些蜘蛛被放回自然栖息地。研究人员随后对拍摄的镜头进行了手动逐帧分析，追踪不同的身体结构并提取坐标，以便重建跳跃轨迹。他们还从镜头中确定了不同的腿对跳跃的贡献。值得一提的是，当你看到一只雄性孔雀蜘蛛时，最引人注目的是它的第三组腿。
论文合著者、研究蜘蛛生物力学的博士生普拉纳夫·乔希 (Pranav Joshi)介绍说：“第三对腿比其他腿更长、更黑、更粗，并且长着一簇簇毛发。雄性蜘蛛在求偶期间会伸展这些腿，并向雌性挥舞。”
在研究了 10 只雄性蜘蛛和 12 只雌性蜘蛛的跳跃动力学后，研究人员发现，第三和第四对腿在两性的跳跃中“起着至关重要的作用”。孔雀蜘蛛会抬起前两对腿，并将它们伸展到身体前方。第四对腿紧随其后离开起跳平台，几毫秒后是第三对腿，这是最后离开地面的腿。这些发现表明，第三条腿是雄性和雌性孔雀蜘蛛的“推进腿”。
图为雄、雌孔雀蜘蛛精准地跳跃。
研究人员还发现，在所有已知的跳蛛中，这种蜘蛛的加速度是最快的。雄性蜘蛛较轻，起飞时间明显短于雌性蜘蛛。平均而言，雄性和雌性蜘蛛在起飞时分别承受相当于 13.03 g 和 12.5 g 的重力，这比任何其他已知的跳蛛都要高。要知道，普通人类在失去意识之前可以承受大约 5 g 的重力，而穿着抗重力服的训练有素的战斗机飞行员可以承受高达 8 或 9 g 的重力。
纳伦德拉解释道：“对于像我们这样身体更坚硬的动物来说，承受重力的能力比蜘蛛要有限得多。因为蜘蛛的身体柔软且充满液体，能够更好地应对这种压力。它们的体重较轻，减少了作用在它们身上的力量，而且力分散到了它们的整个身体上，这也减少了对身体各个部位的压力。”
研究人员认为他们的发现可以为机器人的开发提供帮助。
纳伦德拉说：“跳蛛拥有非凡的能力，能够控制跳跃以达到特定目标，无论是降落在地面还是捕捉快速移动的小昆虫。机器人研究人员可能会受到启发，基于跳蛛的半液压系统制造机器人，这些机器人具有高效的目标导向运动。”
本文围绕澳大利亚孔雀跳蛛展开研究，介绍了其独特的半液压跳跃系统、不同性别蜘蛛的跳跃差异、高加速度和重力承受能力等特点。研究成果不仅让我们对孔雀跳蛛有了更深入的了解，还为机器人研究提供了新的思路和方向，有望推动机器人在目标导向运动方面的发展。
