为什么海马尾巴的横截面是方形的？ _云知道

01、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。

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《科学》（Science）杂志上，美国克莱门森大学的迈克尔凡ㄌ兀∕ichael M. Porter）及其团队破解了其中奥秘。

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。
首先，对海马尾部的弯曲能力及骨板结构进行观察。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，发现海马的尾巴末端能向腹侧弯曲多达850埃虮巢嗉傲讲嗟耐淝潭纫卜直鹂纱?90昂?70啊：Ｂ砻科前宓拇笮　⑶阈苯嵌燃氨舜私坏潭榷寄苡跋焖淝哪芰Α?/p>根据海马尾巴骨板的细节，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。
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埃轿材Ｐ椭挥性?5埃庋喽越险呐で段б部梢愿玫乇；ずＢ淼挚雇饨缗でΦ纳撕Α?/p>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，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。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。

【为什么海马尾巴的横截面是方形的？】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。科学家认为，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。