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Science:某些软体动物的盔甲配备了眼睛

摘要 : 麻省理工大学一项新的研究显示,某些海洋软体动物的装甲外壳已经演化出能满足保护和视觉这两种相互矛盾的设计要求。

 麻省理工大学一项新的研究显示,某些海洋软体动物的装甲外壳已经演化出能满足保护和视觉这两种相互矛盾的设计要求。该研究得到的见解可为多功能材料(如具有传感能力的轻型装甲)的设计进展带来灵感。尽管许多生物的组织所具有的功能不止一种,但能被优化从而满足多种作业要求的组织却非常少见;为了有效地进行一种作业通常是以无法高效地进行另一作业为代价的。了解这些折衷事件,尤其是自然界中的这些取舍的例子,对寻求研发创新材料的科学家们十分重要。Ling Li和同事为此研究了石鳖,它是仅有的、活组织存在于硬壳之中的软体动物。他们具体研究的是多疣花棘石鳖,它的的眼睛遍布于尖刺壳状装甲之中,且具有以矿物为基础的晶状体。近来的研究提示,这种石鳖或有空间视觉。Li等人对石鳖壳中的单个眼睛进行了光学实验,结果证明这些微观透镜能形成影像,或能“看见”。这使得石鳖能看到正在接近的掠食者并对其作出快速反应(即将身体固定于其下方的底面而无法被挪动)。这些结果还揭示,随着石鳖个体眼睛的大小和复杂性的增加,其装甲的局部力学性能则会降低,从而凸显了这两种作业间的折衷关系。

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盔甲配备了眼睛

原文链接:

Multifunctionality of chiton biomineralized armor with an integrated visual system

原文摘要:

Nature provides a multitude of examples of multifunctional structural materials in which trade-offs are imposed by conflicting functional requirements. One such example is the biomineralized armor of the chitonAcanthopleura granulata, which incorporates an integrated sensory system that includes hundreds of eyes with aragonite-based lenses. We use optical experiments to demonstrate that these microscopic lenses are able to form images. Light scattering by the polycrystalline lenses is minimized by the use of relatively large, crystallographically aligned grains. Multiscale mechanical testing reveals that as the size, complexity, and functionality of the integrated sensory elements increase, the local mechanical performance of the armor decreases. However, A. granulata has evolved several strategies to compensate for its mechanical vulnerabilities to form a multipurpose system with co-optimized optical and structural functions.

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