图片来源：《攀援植物的运动和习性》作者达尔文

280万倍！吸附力超强的爬山虎吸盘！

日常生活中，我们常常会用到吸盘，如吸在墙上的衣挂或吸在卫生间的置物盘等。这些真空吸盘利用空气压力进行吸附，一般可以承受几公斤之内的重物。

但是跟爬山虎相比，真空吸盘的吸附力就有些“小巫见大巫”了。达尔文发现，一株具有10年以上树龄的成熟爬山虎小枝仅留有一个吸盘与基底接触，在小枝上悬挂两磅重物（重力约为8.9牛顿）的条件下，吸盘仍然能够牢牢地粘附在基底表面而不脱落。

科学家们对爬山虎的吸盘吸附力做了详细地测量。一个成熟吸盘的平均质量约为 0.0005克，与基底的粘附接触面积平均值也只有1.22平方毫米，而粘附力却达13.7牛顿。

通过核算得出：单个吸盘能够支撑起自身260倍的重量，包括由茎、叶、分枝和卷须共同产生的重量；而吸盘能够承载的最大拉力是自身重量的280万倍。这是一个非常惊人的数据。

大家都知道，壁虎的吸附力已经很厉害了，能够攀爬甚至倒挂在各种墙面上，然而成熟吸盘能够承受的吸附力是壁虎脚的112倍。

此外，根据吸盘的接触面积和吸附力粗略估计，由模仿吸盘设计出的“仿生手掌”的一根手指尖，就能通过吸附支撑起一个114公斤的人。

由吸盘材料仿生而成的手掌的一个手指尖吸附在基底，就能支撑114公斤的人（图片来源：参考文献1）

一个吸盘已经非常强大了，然而爬山虎的粘附系统同时拥有多个吸盘，再加上卷须的螺旋状结构作为“外挂”，让爬山虎能够在墙面上不惧重力，垂直攀援，经受得住狂风的吹刮与暴雨的冲刷。

吸盘是怎么长出来的？怎么粘上的？

科学家们提出，由卷须尖端发育成完全成熟的吸盘是一个复杂的过程，它要依赖吸盘形貌和结构的转变。

他们发现，爬山虎卷须上的搜寻枝具有很强的基底识别能力，可以感知出基底表面是否能让它们牢固粘附。未成熟的吸盘在接触刺激后，产生了一系列复杂的细胞分裂和扩大过程，同时表皮和表皮下的细胞会积聚一种粘性物质，并通过细胞壁从表皮细胞中分泌出来。

这种粘液会让表皮破裂，分泌出的粘液使吸盘对支持物产生粘性，最终令吸盘和基底粘结在一起。

在完全粘附完毕的吸盘中，流动的粘液像是“双面胶”似的，占据了表皮细胞内部区域的所有空隙，也占据了表皮细胞与基底之间的空隙。

爬山虎卷须上的搜寻枝（图片来源：参考文献5）

通过显微观察，爬山虎的吸盘被明显地分为中心区域和外围区域这两个部分。

外围区域就是吸盘分泌粘液和表皮细胞伸长的主要部位。基底表面上不平整的凹陷，要么被流动的粘液占据了位置，要么被表皮细胞填充，使吸盘和基底之间形成了完美的咬合，从而保持超强的粘附作用。

在扫描电子显微镜实验中，还发现了一些新型奇特的吸盘微观结构。这些海绵状多孔结构有利于粘液的流动和传送，并能显著增强吸盘和基底之间的粘附作用。

图片来源：参考文献1

当吸盘稳固地粘附后，卷须会开始卷曲、变厚并木质化，这才使得爬山虎的卷须和吸盘都有一个相当大的保持力。

此外，科学家们还观察到，爬山虎吸盘会沿着卷须主轴进行交替排列，这不仅遵循建筑学中的对称—非对称规则，而且和表面物理化学中的稳定吸附原理一致。

爬山虎吸盘沿着卷须主轴的交替排列，就是一个符合结构力学的经典例子。更奇妙的是，吸盘、卷须和茎的几何相关性和城市管网中的支管和主管分布有着惊人的相似性。