它出爪速度比子彈還快，你們居然把它當夜宵！

歡迎點擊「中國科學報」關注我們！

揭秘重型拳擊手皮皮蝦

2009年，在寧波，我吃到了一種很有趣的海鮮——皮皮蝦。也叫賴尿蝦或者螳螂蝦。今天，說說皮皮蝦的特殊捕食方式：拳擊式捕食。並介紹一篇《科學》(Science)上的關於皮皮蝦的特殊鰲甲材料的研究論文。

皮皮蝦是重型拳擊手。它可以極其迅速地打出鰲爪，速度可以達到80公里每小時，也就是22米每秒種（1）。這個速度超過直徑半厘米的子彈打到水中的速度。是劉翔跨欄速度的兩倍多。

皮皮蝦用它的重拳來擊碎獵物。就連堅硬的貝殼也不在話下。請看下面的小視頻和圖片。它左一拳，右一拳，三下五除二，貝殼就被擊碎了。據說，它還可以敲碎魚缸的玻璃呢。各位可以回家找一個貝殼，自己練一練，看您能不能用手指把貝殼敲碎了。如果你不能，那你就得好好兒地向皮皮蝦學習一下。

你可能會問，那皮皮蝦的鰲爪有那麼堅硬嗎？居然可以把貝殼打碎？

2012年6月8號《科學》雜誌上的一篇文章揭示了皮皮蝦的『拳擊』秘訣 (2)。原來皮皮蝦的鰲爪的材料是一個複合體(看下圖），具有非同尋常的抗衝擊作用。

其最表層有一種物質，叫做羥磷灰石，是組成人的骨骼和牙齒的重要成分。而且在表層的羥磷灰石是結晶化的（cyrstallized)和礦化的(mineralized)，加大硬度。下面一層也是羥磷灰石組成的，但是並沒有結晶化的。這一層的作用是來引導分散衝擊力。最裡面一層是螺旋化的幾丁質。這一層，可以吸收擴散衝擊力的能量，就像是一層軟墊子似的(3)。

有意思的是，這三次組織之間在硬度，韌度和結構方向上有所不同。在不斷的強烈衝擊下，這種材料組成可能形成小規模的裂縫，但是同時又可以防止這些裂縫擴大，以保證鰲爪的完整性。

研究者說「這有點超出我們的想像。大自然允許局部的破壞，來阻止災難性的失敗。但正是這樣的設計讓它們（鰲爪）如此的堅硬。」

皮皮蝦的這種特殊鰲爪材料可以啟發我們研究改進人工的仿生材料，譬如防彈衣，汽車外殼和運動員的保護設備。

（圖中F現實了三種材料的光學顯微照片）

真是奇妙的自然世界！我突然想到，如果我把手指頭放到皮皮蝦面前，那它是不是會給我一拳打出個洞出來？

再說一下皮皮蝦和一般的蝦的關係。皮皮蝦猛一看長長的，像是蝦。但是又不太一樣，沒有像蝦一樣的鰲爪。而且頭部也跟蝦不一樣。其實皮皮蝦不是一般意義上的蝦。

在動物分類上是相差很遠的。皮皮蝦屬於掠蝦亞綱，口足目，而一般的蝦屬於真軟甲亞綱，十足目，真蝦下目。皮皮蝦和一般的蝦的關係可以比作是人和袋鼠的關係。

文章通訊作者David Kisailus來自於加州大學河濱分校。網站 http://www.engr.ucr.edu/~david/kisailus.php

相關資料：無厘頭仿生：瀨尿蝦->超級複合裝甲 （這個解釋得比我好）

說明：我對於化學，材料和物理上面的知識不完善，如果理解和解釋有錯誤，請大家積極指出。

(1)Patek_2004_皮皮蝦-出擊速度.pdf

(2)Weaver_2012_Mantis-shrimp_皮皮蝦鰲爪材料_o.pdf

(3)作者對於皮皮蝦的鰲爪材料組成的性質作用的描述： These characteristics include a pitch-graded helicoidal architecture constructed from mineralized chitin fibers that can dissipate the energy released by propagating microcracks; an oscillating elastic modulus that provides further shielding against catastrophic crack propagation; a modulus mismatch in the impact region that acts as a crack deflector near the impact surface; and an ultrahard outer layer correlated with a high level of mineralization and a radial organization of apatitic crystallites.

請按下方二維碼3秒識別

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！