海边玩，当心皮皮虾！我的拇指被击穿了，没错，是击穿了！| 有益思

作者：木一

编者按：

(资料图片仅供参考)

编者按：

近日高温，海边游玩成为了许多朋友的夏季活动首选，“赶海”捡海鲜是其中一个热门环节。但提醒大家：在海边要当心皮皮虾！

朋友被“虾爬子”怼折指神经的过去仍然历历在目。

这究竟是怎么回事？皮皮虾这么厉害的吗？

2019年，有位同学（就是笔者）在热带的海边捉了个皮皮虾，然后拇指被皮皮虾给击穿了，没错，是击穿了！

警察叔叔！就是这只皮皮虾↓↓

图1 凶手皮皮虾（作者提供）

世界之大，但少闲人被皮皮虾打残者耳。

这位同学在被皮皮虾击穿10天之后，拇指依然是麻木的，于是他去了医院。

在其他患者 “你咋还能让那玩意给打了” 的嘲笑声中，医生给出了诊断：左手拇指外伤感染，指神经损伤。

图2 被皮皮虾打伤的病历（作者提供）

皮皮虾咋有这么大的力量？

皮皮虾又称虾爬子、虾姑、螳螂虾，英文名是mantis shrimp，是一种生活在近海的游动很快的小型多彩甲壳动物。皮皮虾并不是一个单独的物种，而是节肢动物门软甲纲口足目旗下物种的统称，目前世界范围内已知有超过450多种。它们一般体长10厘米，部分体长能达到30厘米。它们有时也被称作“手指分裂家”，因为它们的钳子硬到可以切开人的附肢，原因是它们拥有一种最具毁灭性的武器——圆形钩爪。

以雀尾螳螂虾为例，它的第二对颚足非常发达，是捕食和御敌的利器（图 3）。其最前端的一节呈单刺状，末端如锥子一般非常尖锐，根部则凸起加厚。当它折叠起来时，加厚的部位可以像锤子一样击碎甲壳类、贝类、螺类等动物的硬壳；而当它伸展开时，又可以轻松刺穿动物的软组织。上面那位同学的拇指，就是被一对“颚足”的第一节所刺穿，在手指上打了四个洞，由于第一节的根部也完全刺入，让这位同学产生了有“毒液”注入的错觉。

图3皮皮虾的钩爪

这种钩爪出击时简直是快如闪电，只要是从它面前经过的生物，无论是鱼虾蟹还是贝类和螺类，都逃不过皮皮虾的小拳拳，出击的加速度可达到10400g（此处的g代表重力加速度），并以23 m/s的速度释放最高可达700 n的冲击力，可将猎物瞬间捕杀致死。从出击到收回的时间不到0.0008秒钟的时间，也就是说，你眨一下眼，皮皮虾的小拳拳理论上可以击打500次。

视频来自maryam tadayon 南洋理工大学

皮皮虾的“出拳“过程分为三个步骤：休息放松-准备出击-快速出击。在没有猎物时，图中c1和c2之间像“马鞍”的凹槽处于松弛状态的，当发现猎物准备出击时， “马鞍”状凹槽纵向压缩，积蓄力量，当瞄准目标之后，“马鞍”状凹槽立即松弛，将第一节根部瞬间弹出，对猎物实施捕杀。

图4皮皮虾出击的过程（图片来源：maryam tadayon 南洋理工大学）

“没有金刚钻，别揽瓷器活”

皮皮虾捕猎类型分为两种，一种是使用圆形钩爪的尖部快速打击猎物即击穿型；另一种是使用比较钝的“战锤”实锤猎物即打击型。皮皮虾的出击速度如此之快、力量如此之大，显然它本身也需要一种高抗断裂材料作为铠甲，这种高抗断裂材料具有独特的多层结构，可以用来制造仿生装甲。

加利福尼亚大学的研究人对雀尾螳螂虾开展了几年的研究，拥有如此强大抗击力度的部分是皮皮虾钩爪中被称为“dactyl club”（可理解为“胳膊肘”）的部位[2]。

研究者发现，螳螂虾的“胳膊肘”由三部分构成。内部被称作周期区域，见图5-e中的红色和黄色结构，冲击能量在这里被吸收。周期区域有两个相结构，一个由螺旋甲壳素构成，另一个由非晶磷酸钙和碳酸氢钙的无机相构成，这两个结构的密度不同。将周期区域包裹起来的是撞击区域，见图5-e蓝色结构，是一层具有网状结构的磷酸钙。最外层侧面是横纹区域，见图5-e绿色结构，是扩散冲击力的颗粒层，使冲击力进一步耗散。这三个区域构成的钳体在不受破坏的前提下，可产生很大的打击力。

图5 皮皮虾形态特征。（a）螳螂虾的个体。箭头为第二对颚足。（b）第二对颚足的放大视图。箭头表示dactyl club的撞击表面的位置。（c）dactyl club外部形态的散射扫描电子显微照片。（d）纵向扫描截面。（e）dactyl club横截面分析。三个不同的区域：（i）撞击区域（蓝色），（ii）周期区域[进一步细分为两个不连续的区域：内侧（红色）和侧面（黄色），（iii）横纹区域（绿色）。（f）dactyl club光学显微照片。分别为撞击区域、周期区域和横纹区域。[3]

研究人员在计算机上对这种网纹骨结构进行了模拟，但要在更大尺寸上证明这种结构更有效，还需继续进行研究。

普渡大学科学家利用3d打印制造了基于皮皮虾网格结构的复合材料[1]，证明网纹结构强度极高，而且抗冲击。这种材料可能有望应用于人体装甲、车体，甚至宇宙飞船壳体。

图6 研究人员模拟螳螂虾3d打印的复合材料（图片来源：普渡大学）

皮皮虾的吃法

想必大家都看饿了，皮皮虾一共有四种常见吃法：清蒸、椒盐、刺身和包饺子。

图7美味的皮皮虾（图片为作者提供）

不过，清洗的时候可要小心，别被皮皮虾给盘了哈！

后续

这次手指被打穿，医生给笔者开了一些消炎和营养神经的口服药，恢复时间预计需要十余天。如果大家像笔者一样被皮皮虾划伤、击穿，一定要立即处理伤口并及时就医，毕竟海洋中的微生物可是非常强大的，若感染则有截肢的风险。

图8 反盘皮皮虾（图片为作者提供）

参考文献:

[1].yaraghi n a, guarín‐zapata n, grunenfelder l k, et al. a sinusoidally architected helicoidal biocomposite[j]. advanced materials, 2016, 28(32): 6835-6844.

[2].weaver j c, milliron g w, miserez a, et al. the stomatopod dactyl club: a formidable damage-tolerant biological hammer[j]. science, 2012, 336(6086): 1275-1280.

[3].patek s n, caldwell r l. extreme impact and cavitation forces of a biological hammer: strike forces of the peacock mantis shrimp odontodactylus scyllarus.[j]. journal of experimental biology, 2005, 208(pt 19):3655-3664.

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上观号作者：上海科协

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