科學家發現了澳洲孔雀跳蛛的半液壓系統如何使其能夠快速精確地跳躍長距離，同時承受比戰鬥機飛行員更高的重力。他們的發現可能有助於機器人研究。

大多數陸地動物都能跳躍，而有些蜘蛛也一樣，這很可怕。跳蛛利用獨特的液壓和肌肉動作組合來推動自己。因此，雖然常見的跳蛛讓不少人感到厭惡，但背後的生物力學確實很有趣。

雪梨麥考瑞大學的一項新研究詳細研究了澳洲孔雀蜘蛛的跳躍能力，以便更好地了解其背後的獨特的半液壓生物力學。

「這些蜘蛛非常小，你的拇指指甲上可以放四五隻，」該研究的負責人兼通訊作者、大學自然科學學院副教授阿賈伊·納倫德拉(Ajay Narendra)說道。 「雄性跳蛛的體重只有兩毫克——是已知最輕的跳蛛之一——而雌性跳蛛的體重是雄性跳蛛的六倍。”

雄性（A）和雌性（B）斑彩孔雀蜘蛛（Maratus splendens） Ajay Narendra（雄性蜘蛛）；Jürgen Otto（雌性蜘蛛）

孔雀跳蛛（Maratus splendens）擅長跳躍。然而，蜘蛛的跳躍不是由肌肉或彈簧驅動的。雖然蜘蛛的腿部有屈肌（即彎曲肌），但它們沒有伸展腿部和強力跳躍所需的伸肌。相反，它們使用一種不尋常的策略，稱為“半液壓運動系統”。在蜘蛛跳躍前，它會收縮頭胸部（蜘蛛融合在一起的頭部和胸部）的肌肉，將血淋巴（蜘蛛的血液）推入腿部。血淋巴在腿部形成壓力，使腿部迅速伸展。當蜘蛛釋放壓力時，腿部就會向前衝，以巨大的力量將蜘蛛推向空中。

由於雌雄跳蛛體型大小不同，其跳躍動作也有所不同，色彩鮮豔的雄跳蛛體型比色彩素淨的雌跳蛛小，雌跳蛛的身體需要積蓄資源以產卵。

研究人員收集了成年雄性和雌性孔雀蜘蛛，並將它們放在實驗室中一個水平的起飛平台上，實驗室溫度保持在24 °C (75.2 °F)。垂直著陸平台放置在距離起飛平台4 公分(1.6 吋) 的地方。研究人員記錄了每隻蜘蛛從起飛平台自動跳到降落平台的過程。也就是說，它們沒有被催促著跳上去，而是自然而然地跳了起來。

雄性和雌性蜘蛛跳躍4 公分（1.6 英寸）的延時圖像Ajay Narendra（雄性蜘蛛）；Jürgen Otto（雌性蜘蛛）

麥考瑞大學研究生、研究報告共同作者安娜·西貝爾(Anna Seibel) 說道：“我們讓蜘蛛跳過從起飛平台到著陸平台之間四厘米的間隙，我們使用高速攝像機以每秒5000 幀的速度拍攝這一過程。  ”

拍攝完畢後，這些蜘蛛被放回自然棲息地。研究人員隨後對鏡頭進行了手動逐幀分析，追蹤不同的身體結構並提取座標，以便重建跳躍軌跡。他們還可以從鏡頭中確定不同的腿對跳躍有何貢獻。順便說一句，當你看到一隻雄性孔雀蜘蛛時，最引人注目的是它的第三組腿。

「第三對腿比其他腿更長、更黑、更粗，並且長著一簇簇毛髮，」論文合著者、研究蜘蛛生物力學的博士生普拉納夫·喬希(Pranav Joshi)說道。 “雄性蜘蛛在求偶期間會伸展這些腿，並向雌性揮舞。”

在研究了10 隻雄性蜘蛛和12 隻雌性蜘蛛的跳躍動力學後，研究人員發現，第三和第四對腿在兩性的跳躍中「起著至關重要的作用」。孔雀蜘蛛抬起前兩對腿，並將它們伸展到身體前方。第四對腿緊接著離開起跳平台，幾毫秒後是第三對腿，這是最後離開地面的腿。這些發現表明，第三條腿是雄性和雌性孔雀蜘蛛的「推進腿」。

雄、雌孔雀蜘蛛精準地跳躍

研究人員還發現，在所有已知的跳蛛中，這種蜘蛛的加速度是最快的。雄性蜘蛛較輕，起飛時間明顯短於雌性蜘蛛。平均而言，雄性和雌性蜘蛛在起飛時分別承受相當於13.03 g 和12.5 g 的重力，這比其他已知的跳蛛都要高。順便說一句，普通人類在失去意識之前可以承受大約5 g 的重力。穿著抗重力服的訓練有素的戰鬥機飛行員可以承受高達8 或9 g 的重力。

「對於像我們這樣身體更堅硬的動物來說，承受重力的能力比蜘蛛要有限得多，因為蜘蛛的身體柔軟且充滿液體，能夠更好地應對這種壓力，」納倫德拉說。 “它們的體重較輕，減少了作用在它們身上的力量。這也減少了對身體各個部位的壓力，因為力量分散到了它們的整個身體上。”

研究人員認為他們的發現可以用來協助機器人的開發。

「跳蛛擁有非凡的能力，能夠控制跳躍以達到特定目標——無論是降落在地面還是捕捉快速移動的小昆蟲，」納倫德拉說。 “機器人研究人員可能會受到啟發，基於跳蛛的半液壓系統製造機器人，這些機器人具有高效的目標導向運動。”

這項研究發表在《實驗生物學期刊》。