本文發表在《大眾科學》的前部落格網路中,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點
當你認為章魚已經夠奇怪的時候:事實證明,它們的吸盤有著出乎意料的毛茸茸的抓力。
章魚可以形成令人印象深刻的緊密抓握力——即使在粗糙的表面上也是如此。 最近對它們的吸盤進行的詳細顯微成像顯示,其內部存在著精細的溝槽結構,這使得這些看似不可能的抓握成為可能。
但是這些動物是如何做到在不感到疲憊的情況下,一次保持數小時的抓握力的呢?
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一項新的研究,本月早些時候發表在《貝爾斯坦奈米技術雜誌》上,發現章魚吸盤頂部內襯著微小的絨毛,這可能有助於增強章魚的抓握力。
章魚並非總是為了食物或配偶而四處覓食。事實上,它們大部分時間都待在安全的巢穴中,在那裡,它們可以吸附在牆壁、天花板或地板上以保持不動,而不是在水中漂浮。但是,如果我們依賴於自己的手指來抓住巖壁,我們可能堅持不了多久。
科學家最近發現,章魚吸盤內部並非光滑的圓頂狀,而是在中央突出一個“突起”,當吸盤被按下並激活時,它會形成一個小小的空氣(或者說是水)袋。這利用了水的內聚力,幫助最大限度地減少保持吸盤吸附所需的能量——壓力差高達0.269兆帕斯卡(標準氣壓為0.101兆帕斯卡)。
但是來自掃描電子顯微鏡的新影像發現了章魚的另一個秘密:絨毛。微小的絨毛。而且有很多。
研究人員對在義大利裡窩那海岸附近被當地漁民捕獲的普通章魚(Octopus vulgaris)——包括雄性和雌性——的突起表面進行了成像。他們發現,突起“完全被密集的刷狀絨毛網路覆蓋”,他們在論文中寫道。這些絨毛長約50微米,寬2微米。這些主幹然後分支成“非常小的細絲”,接近5微米長和0.3微米寬。也就是說,遠比人類的頭髮細得多。
對吸盤其餘內部的掃描顯示它們完全沒有絨毛。
這些微絨毛可能有助於章魚毫不費力地抓住任何表面。研究人員指出,這些絨毛“可能除了水的內聚力之外,還有助於長時間保持原始孔口關閉,並顯著增加阻力”。絨毛、水和粘液的混合物(章魚似乎都有)似乎可以提高吸盤頂部與表面接觸處的粘度。
研究人員指出,軟體動物的親戚鮑魚以及吸盤魚也使用微小的絨毛來改善其吸力。這三種水下動物都缺乏攀爬類陸地動物(如壁虎)的策略,後者的腳上被發現具有不同的微突起——稱為剛毛結構。科學家寫道,這表明“在水下工作的生物結構不能利用絲狀結構來產生範德華力”(這依賴於分子之間產生電動拉力)。
實驗室測試表明,建立纖維表面可以使水下附著力提高20倍——並且需要多出25%的力才能將其拉開——比平面表面更有效。“考慮到工程師對這種生物系統的濃厚興趣,”作者寫道,“我們的發現可能為提高人造裝置的粘附能力提供一個有趣的想法。”
所以,機器人章魚的起義可能會是一個相當毛茸茸的事件。
在《章魚!海洋中最神秘的生物》中閱讀更多關於章魚吸盤的奇異生物學資訊。
插圖由伊萬·菲利普森提供