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标题: 鬼。科普帖海马的方尾 [打印本页]

作者: 鬼。 时间: 2015-7-13 09:43
标题: 鬼。科普帖海马的方尾
猫猫狗狗的尾巴大家可能见得多了，但你知道，海马的尾巴长什么样子吗？

左图：吻海马（Hippocampus reidi）骨骼的显微CT图像，其中品红色标示的是脊椎。右图：海马尾部骨骼的横切面，红黄蓝绿4种颜色标示4个L型骨板。比例尺：左：10mm；右：2mm。图片来源：研究论文

一如它们在鱼类中堪称奇葩的长相，海马也有着与大多数动物不同的尾巴结构——它们尾巴的横截面是方形的。4个一组的L型骨板环绕成方形的尾部形态，保护着中间的脊椎。跟圆形的比起来，这样方形截面的尾巴有什么特别？在最新一期的《科学》（Science）杂志上，美国克莱门森大学的迈克尔·波特（Michael M. Porter）及其团队破解了其中奥秘[1]。

“我是在加州大学圣迭戈分校的团队中开始海马研究的，当时我所在的团队研究的是一系列具备装甲功能的生物材料——而海马恰恰满身‘装甲’，所以我们起初是对它的骨骼进行研究。”波特对科学人说，“有了一定了解后，我开始对它的尾部更感兴趣。”据他介绍，在整个动物界中，只有海马、海龙等极少数类群演化出了方形的尾巴。而他们的研究发现，这样的尾部结构能帮助海马更好地抵抗外界的挤压和扭曲，并提高海马尾巴的抓握能力。

我是一只海马，我有一条犀利的方尾巴。图片来源：Michael M. Porter/Clemson University

首先，波特对海马尾部的弯曲能力及骨板结构进行了观察。构成海马尾巴的骨板越靠近尾侧越小，使海马可以把它的尾巴平滑地弯曲成一个对数螺线，在近尾尖处达到最大的曲率。经过测量，波特发现海马的尾巴末端能向腹侧弯曲多达850°，而向背侧及两侧的弯曲程度也分别可达290°和570°。海马每片骨板的大小、倾斜角度及彼此交叠程度都能影响它弯曲的能力。

根据海马尾巴骨板的细节，波特3D打印出了海马的方尾巴模型，并同时也虚拟地构建了相应的圆尾模型加以对比。“3D打印使我们得以模仿自然界中存在的奇妙设计，也同时可以构建自然界尚未发现的全新模型，我们可以把这些模型互相比较，来为工程设计提供灵感，也对生物的一些演化历程给出解释。”

经过3D打印模型的对比，海马的方尾结构呈现出更好的抗压能力：在面对外界的冲击时，骨板能发生侧滑，从而吸收冲击力，更好地保护脊椎。在极限情况下，海马的方型骨板可以变形多达接近50%而不对脊柱造成永久伤害。

源于果壳网

作者: 鬼。 时间: 2015-7-13 09:43
又丢图了卧槽

作者: 鬼。 时间: 2015-7-13 09:48
在弯曲能力方面，方尾模型和圆尾模型相差不大，不过由于方尾模型提供了更大的横截面周长，从而扩大了与外界的接触面积，使得海马的尾巴在弯曲抓握时呈现出比圆尾更强的抓握能力。此外，圆尾模型的最大扭曲角度可达30°，而方尾模型只有约15°，这样相对较窄的扭曲范围也可以更好地保护海马抵抗外界扭曲力的伤害。

海马方尾模型和圆尾模型的弯曲、扭曲性能测试。视频来源：研究论文

“方形的尾巴是海蛾鱼科和海龙科的祖先的形态特点。这些鱼全身被骨骼装甲覆盖，可谓刚硬无匹。它们其中只有一些种类具备抓握能力，另一些则不具备。因为方形结构的抗压能力更强，我们猜测这样的结构更可能是适应护甲功能的性状，而非为了增加抓握能力。”波特的同事，形态演化学家多米尼克·阿德里安斯（Dominique Adriaens）说，“然而，结果显示方形的尾巴在抓握方面也有其力学优势，可以想象，这些鱼类的刚性骨板也可能向更灵巧的方向演化，额外形成了抓握功能。”

研究人员推测，方形尾巴可能更多是为了发挥保护作用，漫长的演化则也使得这样的结构具备了抓握上的优势。图片来源：Michael Porter/Clemson University

“当我们需要兼顾防御和抓握功能时，这种方形横截面的结构是更优越的设计。”波特说。他认为，这项研究将有助于机器人科技领域的革新。“海马的这一结构可以应用到机械臂的设计当中，这在工业、军事、医药领域都可能相当有用。在触手类或是蛇形机器人的设计中，这样的骨板结构既比传统的硬质结构更轻更灵活，也比软质结构更能抵抗压力。”此外，在石油和天然气的勘探采集、军事工业中的人体护甲设计、医疗中的假肢、支架等设计上，海马的方尾巴也能为研发人员提供很有价值的参考。

作者: ghf331 时间: 2015-7-13 09:59
原来是图片丢了，我还以为什么状况

作者: 东方骐骥 时间: 2015-7-13 10:02
长知识。

作者: 鬼。 时间: 2015-7-13 10:04

ghf331 发表于 2015-7-13 09:59
原来是图片丢了，我还以为什么状况

哎，app问题还是那么多

作者: 青岛尖兵 时间: 2015-7-13 10:07

作者: ghostpeg 时间: 2015-7-13 10:08
看了那么多次动物世界……说到海马就是说生殖，说育儿袋，说公海马，就是没说过海马打架御敌什么的啊

作者: q184963181 时间: 2015-7-13 10:11
海马尾用处不少啊.

作者: 月色远山 时间: 2015-7-13 10:14
海马，总是一挺一挺很萌的样纸，打架的海马真没见过

作者: rock7337 时间: 2015-7-13 10:24
LZ近期是想要把百度文科所有的资料全部移植到此论坛？

作者: 鬼吹箫 时间: 2015-7-13 10:24
，，多了四个角多咯牙啊

作者: 黑白灰 时间: 2015-7-13 10:48
不是和鱼骨头差不多吗

作者: zgyak47 时间: 2015-7-13 10:56
印象比较深的是动画片小飞龙中的海马

作者: binzi 时间: 2015-7-13 11:03
学习了~~

作者: 朔月 时间: 2015-7-13 11:09
原来这么立体。。。

作者: 泡泡熊 时间: 2015-7-13 11:14
刚买了点泡酒喝

作者: 鬼。 时间: 2015-7-13 11:59

ghostpeg 发表于 2015-7-13 10:08
看了那么多次动物世界……说到海马就是说生殖，说育儿袋，说公海马，就是没说过海马打架御敌什么的啊

没见过呗，深海的事情谁说得好

作者: 鬼。 时间: 2015-7-13 11:59

rock7337 发表于 2015-7-13 10:24
LZ近期是想要把百度文科所有的资料全部移植到此论坛？

这哪里是什么百度上的东西

作者: 鬼。 时间: 2015-7-13 12:00

无名的杂草发表于 2015-7-13 10:24
，，多了四个角多咯牙啊

难不成你想啃海马尾

作者: 鬼。 时间: 2015-7-13 12:01

q184963181 发表于 2015-7-13 10:11
海马尾用处不少啊.

是啊，仿生学就是这样进步的

作者: 鬼。 时间: 2015-7-13 12:01

黑白灰发表于 2015-7-13 10:48
不是和鱼骨头差不多吗

差远了，那根本就不是一类，而且鱼的尾不想这样<。)#)))≦

作者: 鬼。 时间: 2015-7-13 12:02

朔月发表于 2015-7-13 11:09
原来这么立体。。。

跟流弊吧

作者: 鬼。 时间: 2015-7-13 12:03

dimmy2000 发表于 2015-7-13 11:14
刚买了点泡酒喝

然后你发个帖描述一下感受吧，字数不少于两百字

作者: 酒醉丶微醺 时间: 2015-7-13 12:29

作者: 会飞的小毛驴 时间: 2015-7-13 12:44
过来学习了！

作者: 天涯欧阳锋 时间: 2015-7-13 13:07
鬼，能送我几只海马研究研究吗？

作者: 鬼。 时间: 2015-7-13 13:12

天涯欧阳锋发表于 2015-7-13 13:07
鬼，能送我几只海马研究研究吗？

啊，去楼下药店搞几只吧，不贵，虽然是干的

作者: 天涯欧阳锋 时间: 2015-7-13 13:17

鬼。发表于 2015-7-13 13:12
啊，去楼下药店搞几只吧，不贵，虽然是干的

您太吝啬了，让我去药店买干的！干的怎么做动态研究？

作者: 鬼。 时间: 2015-7-13 13:23

天涯欧阳锋发表于 2015-7-13 13:17
您太吝啬了，让我去药店买干的！干的怎么做动态研究？

活的送你那也成干的了，而且你还想要活的？深海里的东西你居然想要活的

作者: 鬼。 时间: 2015-7-13 13:25

天涯欧阳锋发表于 2015-7-13 13:17
您太吝啬了，让我去药店买干的！干的怎么做动态研究？

非科研机构不可能的啦，很快就死了

作者: 天涯欧阳锋 时间: 2015-7-13 13:28

鬼。发表于 2015-7-13 13:23
活的送你那也成干的了，而且你还想要活的？深海里的东西你居然想要活的

明天我自己捞去！

作者: 鬼。 时间: 2015-7-13 13:52

天涯欧阳锋发表于 2015-7-13 13:28
明天我自己捞去！

海底捞不提供捞海马服务

作者: 黑白灰 时间: 2015-7-13 14:06

鬼。发表于 2015-7-13 12:01
差远了，那根本就不是一类，而且鱼的尾不想这样

鳗鱼去骨刺，确实差不多

作者: 天涯欧阳锋 时间: 2015-7-13 14:08

鬼。发表于 2015-7-13 13:52
海底捞不提供捞海马服务

看来是没希望搞到活的了。

作者: kcb 时间: 2015-7-13 16:07
好高端

作者: zpj1314 时间: 2015-7-13 16:18
剛想問，圖呢? .............然後就看到了~~

作者: 白头山 时间: 2015-7-13 18:50
特想养只海马玩，可惜从没在市场上见过

作者: 鬼。 时间: 2015-7-13 18:55

白头山发表于 2015-7-13 18:50
特想养只海马玩，可惜从没在市场上见过

别逗我呀，普通人养不活海马的

作者: 白头山 时间: 2015-7-13 19:07

鬼。发表于 2015-7-13 18:55
别逗我呀，普通人养不活海马的

真的假的啊

作者: 鬼。 时间: 2015-7-13 19:14

白头山发表于 2015-7-13 19:07
真的假的啊

你告诉我你要怎么模拟海马生活的生态环境

还打算养珊瑚虫吗

作者: 白头山 时间: 2015-7-13 19:28

鬼。发表于 2015-7-13 19:14
你告诉我你要怎么模拟海马生活的生态环境还打算养珊瑚虫吗

啊？不是放点水加点盐就好了吗

作者: 鬼。 时间: 2015-7-13 19:30

白头山发表于 2015-7-13 19:28
啊？不是放点水加点盐就好了吗

然后加料酒，老抽，放把葱花，小火慢炖是吧

作者: 白头山 时间: 2015-7-13 19:32

鬼。发表于 2015-7-13 19:30
然后加料酒，老抽，放把葱花，小火慢炖是吧

果然是吃货

作者: 鬼。 时间: 2015-7-13 19:35

白头山发表于 2015-7-13 19:32
果然是吃货

啊，被发现了

，你说我要不要灭口

作者: 白头山 时间: 2015-7-13 21:06

鬼。发表于 2015-7-13 19:35
啊，被发现了，你说我要不要灭口

然后吃了？

作者: q184963181 时间: 2015-7-13 22:06

鬼。发表于 2015-7-13 12:01
是啊，仿生学就是这样进步的

恩，多用于科学研究

作者: gaosencctv 时间: 2015-7-13 22:44
真的没见过

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