本文发表在《大众科学》的前博客网络中,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
当你认为章鱼已经够奇怪的时候:事实证明,它们的吸盘有着出乎意料的毛茸茸的抓力。
章鱼可以形成令人印象深刻的紧密抓握力——即使在粗糙的表面上也是如此。 最近对它们的吸盘进行的详细显微成像显示,其内部存在着精细的沟槽结构,这使得这些看似不可能的抓握成为可能。
但是这些动物是如何做到在不感到疲惫的情况下,一次保持数小时的抓握力的呢?
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保未来关于塑造我们当今世界的发现和想法的有影响力的故事。
一项新的研究,本月早些时候发表在《贝尔斯坦纳米技术杂志》上,发现章鱼吸盘顶部内衬着微小的绒毛,这可能有助于增强章鱼的抓握力。
章鱼并非总是为了食物或配偶而四处觅食。事实上,它们大部分时间都待在安全的巢穴中,在那里,它们可以吸附在墙壁、天花板或地板上以保持不动,而不是在水中漂浮。但是,如果我们依赖于自己的手指来抓住岩壁,我们可能坚持不了多久。
科学家最近发现,章鱼吸盘内部并非光滑的圆顶状,而是在中央突出一个“突起”,当吸盘被按下并激活时,它会形成一个小小的空气(或者说是水)袋。这利用了水的内聚力,帮助最大限度地减少保持吸盘吸附所需的能量——压力差高达0.269兆帕斯卡(标准气压为0.101兆帕斯卡)。
但是来自扫描电子显微镜的新图像发现了章鱼的另一个秘密:绒毛。微小的绒毛。而且有很多。
研究人员对在意大利里窝那海岸附近被当地渔民捕获的普通章鱼(Octopus vulgaris)——包括雄性和雌性——的突起表面进行了成像。他们发现,突起“完全被密集的刷状绒毛网络覆盖”,他们在论文中写道。这些绒毛长约50微米,宽2微米。这些主干然后分支成“非常小的细丝”,接近5微米长和0.3微米宽。也就是说,远比人类的头发细得多。
对吸盘其余内部的扫描显示它们完全没有绒毛。
这些微绒毛可能有助于章鱼毫不费力地抓住任何表面。研究人员指出,这些绒毛“可能除了水的内聚力之外,还有助于长时间保持原始孔口关闭,并显着增加阻力”。绒毛、水和粘液的混合物(章鱼似乎都有)似乎可以提高吸盘顶部与表面接触处的粘度。
研究人员指出,软体动物的亲戚鲍鱼以及吸盘鱼也使用微小的绒毛来改善其吸力。这三种水下动物都缺乏攀爬类陆地动物(如壁虎)的策略,后者的脚上被发现具有不同的微突起——称为刚毛结构。科学家写道,这表明“在水下工作的生物结构不能利用丝状结构来产生范德华力”(这依赖于分子之间产生电动拉力)。
实验室测试表明,创建纤维表面可以使水下附着力提高20倍——并且需要多出25%的力才能将其拉开——比平面表面更有效。“考虑到工程师对这种生物系统的浓厚兴趣,”作者写道,“我们的发现可能为提高人造设备的粘附能力提供一个有趣的想法。”
所以,机器人章鱼的起义可能会是一个相当毛茸茸的事件。
在《章鱼!海洋中最神秘的生物》中阅读更多关于章鱼吸盘的奇异生物学信息。
插图由伊万·菲利普森提供