這種小蟲(chóng)憑借“頭鐵”，汽車(chē)都?jí)翰凰浪?/h1>
2020-05-25 08:27
中國(guó)科學(xué)探險(xiǎn) 2020年6期
近期，一種北美西海岸的常見(jiàn)甲蟲(chóng)登上了《自然》雜志。這種叫做鐵定甲蟲(chóng)（diabolical ironclad beetle）的昆蟲(chóng)，雖然無(wú)法飛翔，卻擁有令人驚異的抗壓能力，甚至汽車(chē)碾過(guò)都毫發(fā)無(wú)傷。科學(xué)家們很早以前就注意到了鐵定甲蟲(chóng)具有的逆天“怪力”，但真正揭示它們異稟天賦的來(lái)源卻是最近的事。快來(lái)看看到底是怎么回事吧。
鐵定甲蟲(chóng)——相貌不好看，遇事馬上閃
鐵定甲蟲(chóng)身長(zhǎng)2-3厘米，生活在北美大陸的西海岸，從墨西哥北部到加利福尼亞州全境，都有它們出沒(méi)的目擊報(bào)告。在富含腐殖質(zhì)的叢林深處，樹(shù)木于幽暗的環(huán)境中完成著自己的生死循環(huán)，同時(shí)也為整個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)提供著不可或缺的養(yǎng)分，澤蔭著鐵定甲蟲(chóng)等無(wú)數(shù)生物。樹(shù)皮表面附著的真菌將菌絲深入到樹(shù)皮下方，鐵定甲蟲(chóng)將巢穴構(gòu)筑于此，富含多糖和蛋白質(zhì)的菌絲就是它們最?lèi)?ài)的食物。
鐵定甲蟲(chóng)屬于瘤擬步行蟲(chóng)科，聽(tīng)名字就知道它們至少有兩大特征，第一形態(tài)不怎么好看，第二不怎么會(huì)飛。很多昆蟲(chóng)都有屬于自己的武器，有些有毒針，有些有大顎，有些能釋放毒液，再不濟(jì)也能飛。鐵定甲蟲(chóng)看起來(lái)比較“廢”，沒(méi)有攻擊能力不說(shuō)，連主動(dòng)防御也不會(huì)，遇上事兒了只能被動(dòng)防御。
不過(guò)鐵定甲蟲(chóng)能夠綿延不絕香火不斷，沒(méi)兩把刷子也是萬(wàn)萬(wàn)不行的，它們御敵的法寶就是三種超強(qiáng)的被動(dòng)防御技能。鐵定甲蟲(chóng)借著這三大招式，雖然談不上縱橫武林，也絕對(duì)不至于生活得茍延殘喘。
鐵定甲蟲(chóng)的被動(dòng)防御技能之一是裝死，這個(gè)倒是算不得稀奇，畢竟很多昆蟲(chóng)都會(huì)這招，但鐵定甲蟲(chóng)裝死的段位更高。很多昆蟲(chóng)六腳朝天一躺倒，足和觸角都耷拉在外面，雖然裝得像，卻很容易遭到損傷。鐵定甲蟲(chóng)則會(huì)有意識(shí)地把足和觸角收縮回身體周?chē)?，它們的胴體上甚至有裝死時(shí)用來(lái)收納足和觸角的凹槽。這樣一來(lái)，安然渡劫的可能性就會(huì)大大增加。
鐵定甲蟲(chóng)的被動(dòng)防御技能之二就是擬態(tài)——它們的表面和形狀看起來(lái)非常像不起眼的小石頭。而且不光是鐵定甲蟲(chóng)一族，它所屬的瘤擬步行蟲(chóng)科都是擬態(tài)的高手。在國(guó)外某些甲蟲(chóng)愛(ài)好者的圈子里，甚至有收集瘤擬步行蟲(chóng)標(biāo)本然后制成類(lèi)似寶石裝飾品的風(fēng)氣。
鐵定甲蟲(chóng)的第三個(gè)被動(dòng)防御技能就更加玄乎了，它們的身體能夠承受極大的壓力，不僅捕食者的擠壓和尖刺對(duì)它們沒(méi)什么辦法，連汽車(chē)碾過(guò)都可能安然無(wú)恙。甚至想把它們固定在標(biāo)本盒里的昆蟲(chóng)學(xué)家們都會(huì)常常感到一籌莫展——它們的鐵甲甚至可以讓固定標(biāo)本用的鋼針彎曲。普普通通的血肉之軀，如何能夠承載如此重壓，鐵定甲蟲(chóng)絕技背后的秘密勾起了科學(xué)家們的好奇心。
放棄飛翔換來(lái)的鐵甲加身
鐵定甲蟲(chóng)和其他甲蟲(chóng)一樣，周身由堅(jiān)硬的外骨骼包裹。在這套甲胄中，最關(guān)鍵的明顯是背部，因?yàn)槔ハx(chóng)的背是它們最為脆弱的部位，能不能扛住獵食者的尖牙利爪，全靠背部的承壓能力。
普通飛行甲蟲(chóng)的背部裝甲是兩片鞘翅，也就是將第一對(duì)翅特化為類(lèi)似外骨骼的堅(jiān)硬“劍鞘”，將柔軟的后翅藏在下方。兩片鞘翅間只在最上方處憑借一個(gè)像活頁(yè)一樣的結(jié)構(gòu)來(lái)控制開(kāi)合，在飛行時(shí)兩片鞘翅打開(kāi)，平時(shí)則合并為背部裝甲。
這樣的結(jié)構(gòu)很好地兼顧了保護(hù)性與飛行能力，可惜的是，在面對(duì)獵食者自上而下的擠壓和啄擊時(shí)，這種結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度上還是會(huì)有力不從心的時(shí)候。
我們可以回憶一下在路上見(jiàn)到過(guò)的被碾壓的飛行甲蟲(chóng)尸體，會(huì)發(fā)現(xiàn)它們無(wú)一例外地呈現(xiàn)出鞘翅向外咧開(kāi)的形態(tài)。畢竟鞘翅雖有一定強(qiáng)度，但它們之間只有一處接合點(diǎn)，遇到壓力整體結(jié)構(gòu)自然會(huì)發(fā)生崩潰，這也是飛行甲蟲(chóng)們?yōu)榱吮Ｈw行能力的無(wú)奈之舉。
但與飛行甲蟲(chóng)所不同的是，鐵定甲蟲(chóng)為代表的步行甲蟲(chóng)們徹底拋棄了飛行能力，轉(zhuǎn)而將最為關(guān)鍵的兩片背部鞘翅特化為一整塊背甲，抗壓能力得到了極大提升。不必再考慮飛行動(dòng)力學(xué)的它們，無(wú)需再維持圓潤(rùn)的流線(xiàn)型體態(tài)，而是進(jìn)化得越來(lái)越扁平且棱角分明。這樣的體型也讓它們能夠更好地棲身于巖石和樹(shù)皮下方。
至于鐵定甲蟲(chóng)的抗壓能力到底有多大，科學(xué)家們給出了具體的測(cè)試結(jié)果。在受縱向壓縮載荷后，鐵定甲蟲(chóng)比其他同類(lèi)甲蟲(chóng)表現(xiàn)出了更大的剛度（抵抗壓縮的能力），而且它外骨骼的剛度在壓縮達(dá)到一定程度后還會(huì)忽然增大。這意味著對(duì)它們進(jìn)行壓縮時(shí)，途中會(huì)發(fā)現(xiàn)壓縮變得越發(fā)困難。
其他同類(lèi)甲蟲(chóng)外骨骼的剛度只有鐵定甲蟲(chóng)的五分之一到一半，而且也并未表現(xiàn)出中途突然增大的現(xiàn)象。當(dāng)然，甲蟲(chóng)們的外骨骼也絕非銅頭鐵臂，載荷達(dá)到一定程度后出現(xiàn)斷裂也是必然。大部分同類(lèi)甲蟲(chóng)外骨骼斷裂時(shí)的載荷大約是40-70牛頓，而鐵定甲蟲(chóng)的斷裂載荷卻達(dá)到了150牛頓。
這一受力相當(dāng)于它自身體重的大約4萬(wàn)倍，而且也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了成年人拇指和食指合捏時(shí)所能產(chǎn)生的載荷（大約50牛頓）。也就是說(shuō)，恐怕人類(lèi)中最有力的大力士都無(wú)法用手指捏爆一只鐵定甲蟲(chóng)。
與鐵定甲蟲(chóng)一同參與測(cè)試的其余甲蟲(chóng)其實(shí)也并非等閑之輩，它們都是和鐵定甲蟲(chóng)具有類(lèi)似身體特征、同一棲息地，甚至相似生活習(xí)性的近親，平時(shí)面對(duì)的天敵（如大型食蟲(chóng)鳥(niǎo)類(lèi)）也都差不多。
那么，鐵定甲蟲(chóng)這種超神的抗壓天賦到底從何而來(lái)呢？想要回答這個(gè)問(wèn)題，我們還得從步行甲蟲(chóng)們的身體結(jié)構(gòu)開(kāi)始說(shuō)起。
鐵甲渾身工業(yè)范兒
各種步行甲蟲(chóng)們的外骨骼其實(shí)在基本結(jié)構(gòu)上是非常相似的，它們并非一個(gè)完整的管形殼體，而是由幾個(gè)部分拼接而成的。
在背部，兩片鞘翅拼合成一片背甲，中間由一條類(lèi)似鉸鏈的結(jié)構(gòu)連綴在一起。然后再各自與腹部外骨骼在側(cè)方進(jìn)行連接。說(shuō)白了就是步行甲蟲(chóng)的身體護(hù)甲由兩片背甲和一片腹甲構(gòu)成，它們各自又通過(guò)鉸鏈結(jié)構(gòu)連綴在一起，鉸鏈貫穿整個(gè)身體。雖然不能飛翔，但是“焊合”在一起的兩片鞘翅卻形成了一塊堅(jiān)不可摧的背甲，讓鐵定甲蟲(chóng)們可以安然地面對(duì)種種天敵。
既然大家的身體結(jié)構(gòu)都差不多，那為什么鐵定甲蟲(chóng)比其他近親們的“耐造”程度又高了幾個(gè)段位呢？
在對(duì)鐵定甲蟲(chóng)進(jìn)行更加深入的剖析后，科學(xué)家們找到了端倪。他們首先用CT觀察了鐵定甲蟲(chóng)的身體，發(fā)現(xiàn)在它們背部外骨骼的下方有一個(gè)空腔，這里并沒(méi)有重要的臟器存在。受到中等程度壓縮時(shí)，空腔體積變小，而臟器則并不會(huì)受到損傷。這一空腔的作用和不少豪車(chē)裝備的空氣懸架有幾分相似。
而當(dāng)載荷進(jìn)一步增大時(shí)，空腔已經(jīng)不能抵消全部傷害，這時(shí)就要外骨骼來(lái)“硬扛”了。鐵定甲蟲(chóng)這身鎧甲可不是吃素的，它的外骨骼格外強(qiáng)健，作為背甲的鞘翅密度甚至達(dá)到了1克每立方厘米，是很多飛行甲蟲(chóng)鞘翅密度的兩倍左右。
此外，類(lèi)似甲蟲(chóng)外骨骼這樣拼合而成的結(jié)構(gòu)，在發(fā)生破壞時(shí)最為薄弱的環(huán)節(jié)往往不是材料本身，而是在不同板塊的接合處。對(duì)于甲蟲(chóng)們來(lái)說(shuō)，這最為脆弱的部位便是兩塊背部鞘翅之間相接的鉸鏈接縫。
雖然各種步行甲蟲(chóng)的背部鉸鏈接縫存在一定相似性，都是類(lèi)似于拉鎖鎖齒的互鎖機(jī)構(gòu)。但其他的近親甲蟲(chóng)們大多采用一個(gè)主鎖齒的結(jié)構(gòu)，而鐵定甲蟲(chóng)則把鎖齒分為數(shù)個(gè)。這種結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)科學(xué)家們的計(jì)算機(jī)仿真模擬，被證實(shí)其確實(shí)具有極高的強(qiáng)健性。
而且，組成背部鉸鏈的并非是整塊材質(zhì)，而是富含蛋白質(zhì)的多層材料。這些材料平時(shí)緊密地堆垛在一起，一旦受到致命擠壓，層間就會(huì)出現(xiàn)間隙，這些間隙又可以起到進(jìn)一步釋放應(yīng)力從而保護(hù)鉸鏈鎖齒的作用。
總而言之，鐵定甲蟲(chóng)的背部鉸鏈在形態(tài)上最為復(fù)雜，鎖齒的數(shù)目最多，鎖齒的大小最均一，反映到宏觀上就是這種結(jié)構(gòu)最能分散應(yīng)力，從而最能承力。
在腹部護(hù)甲和兩塊背部護(hù)甲的連接處，鐵定甲蟲(chóng)的不同連接部位，不光采用鉸接的形式，還有類(lèi)似于彈簧的松散結(jié)構(gòu)。這些“彈簧”間本身沒(méi)有硬連接，但是它們極大的活動(dòng)范圍為鐵定甲蟲(chóng)在受壓時(shí)提供了良好的吸能效果。
不得不說(shuō)，鐵定甲蟲(chóng)真是渾身上下都散發(fā)著工業(yè)硬核范兒。
仿生研究界的新明星
科學(xué)研究最為純粹的意義當(dāng)然是探尋未知，比如回答“鐵定甲蟲(chóng)為什么如此抗造”這一問(wèn)題。在得到答案后，科學(xué)研究又會(huì)自然而然地轉(zhuǎn)向如何利用這些所發(fā)現(xiàn)的規(guī)律為人類(lèi)發(fā)展謀求新可能?？茖W(xué)家們研究鐵定甲蟲(chóng)當(dāng)然不是純粹為了滿(mǎn)足好奇心，而是希望借助揭開(kāi)這種神奇生物的秘密來(lái)找到可供人類(lèi)利用的新點(diǎn)子。
鐵定甲蟲(chóng)特殊的鉸鏈構(gòu)造無(wú)疑是科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)的一處新寶藏。雖然它的形態(tài)還沒(méi)牛到突破人類(lèi)想象力的程度，但歷經(jīng)數(shù)億年進(jìn)化考驗(yàn)的這種鉸鏈，明顯有其存在的合理性。在進(jìn)行類(lèi)似的材料連接時(shí)，如果我們把接頭做成與其類(lèi)似的鎖齒，再讓它們相互鉸接，就很可能獲得無(wú)需焊接就能達(dá)到極高強(qiáng)度的連接結(jié)構(gòu)。
完全拋棄了飛翔的鐵定甲蟲(chóng)雖然失去了一定的移動(dòng)自由，但特化的“鐵甲”讓它們獲得了驚人的生命力，鋼針、鳥(niǎo)喙、手捏都是小case，甚至汽車(chē)都無(wú)法將它們碾斃。與很多只有數(shù)周壽命的甲蟲(chóng)相比，鐵定甲蟲(chóng)的壽命長(zhǎng)達(dá)七八年，完全是甲蟲(chóng)進(jìn)化的神跡。
與鐵定甲蟲(chóng)類(lèi)似，每一個(gè)存世的物種都有自己的處世之道和人生哲學(xué)，也都有人類(lèi)值得學(xué)習(xí)借鑒的過(guò)人之處。生物資源的珍貴性之一就在于此，失去任何一個(gè)物種，對(duì)于人類(lèi)而言損失的都將是無(wú)限的可能性。
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不過(guò)鐵定甲蟲(chóng)能夠綿延不絕香火不斷，沒(méi)兩把刷子也是萬(wàn)萬(wàn)不行的，它們御敵的法寶就是三種超強(qiáng)的被動(dòng)防御技能。鐵定甲蟲(chóng)借著這三大招式，雖然談不上縱橫武林，也絕對(duì)不至于生活得茍延殘喘。
鐵定甲蟲(chóng)的被動(dòng)防御技能之一是裝死，這個(gè)倒是算不得稀奇，畢竟很多昆蟲(chóng)都會(huì)這招，但鐵定甲蟲(chóng)裝死的段位更高。很多昆蟲(chóng)六腳朝天一躺倒，足和觸角都耷拉在外面，雖然裝得像，卻很容易遭到損傷。鐵定甲蟲(chóng)則會(huì)有意識(shí)地把足和觸角收縮回身體周?chē)?，它們的胴體上甚至有裝死時(shí)用來(lái)收納足和觸角的凹槽。這樣一來(lái)，安然渡劫的可能性就會(huì)大大增加。
鐵定甲蟲(chóng)的被動(dòng)防御技能之二就是擬態(tài)——它們的表面和形狀看起來(lái)非常像不起眼的小石頭。而且不光是鐵定甲蟲(chóng)一族，它所屬的瘤擬步行蟲(chóng)科都是擬態(tài)的高手。在國(guó)外某些甲蟲(chóng)愛(ài)好者的圈子里，甚至有收集瘤擬步行蟲(chóng)標(biāo)本然后制成類(lèi)似寶石裝飾品的風(fēng)氣。
鐵定甲蟲(chóng)的第三個(gè)被動(dòng)防御技能就更加玄乎了，它們的身體能夠承受極大的壓力，不僅捕食者的擠壓和尖刺對(duì)它們沒(méi)什么辦法，連汽車(chē)碾過(guò)都可能安然無(wú)恙。甚至想把它們固定在標(biāo)本盒里的昆蟲(chóng)學(xué)家們都會(huì)常常感到一籌莫展——它們的鐵甲甚至可以讓固定標(biāo)本用的鋼針彎曲。普普通通的血肉之軀，如何能夠承載如此重壓，鐵定甲蟲(chóng)絕技背后的秘密勾起了科學(xué)家們的好奇心。
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鐵定甲蟲(chóng)和其他甲蟲(chóng)一樣，周身由堅(jiān)硬的外骨骼包裹。在這套甲胄中，最關(guān)鍵的明顯是背部，因?yàn)槔ハx(chóng)的背是它們最為脆弱的部位，能不能扛住獵食者的尖牙利爪，全靠背部的承壓能力。
普通飛行甲蟲(chóng)的背部裝甲是兩片鞘翅，也就是將第一對(duì)翅特化為類(lèi)似外骨骼的堅(jiān)硬“劍鞘”，將柔軟的后翅藏在下方。兩片鞘翅間只在最上方處憑借一個(gè)像活頁(yè)一樣的結(jié)構(gòu)來(lái)控制開(kāi)合，在飛行時(shí)兩片鞘翅打開(kāi)，平時(shí)則合并為背部裝甲。
這樣的結(jié)構(gòu)很好地兼顧了保護(hù)性與飛行能力，可惜的是，在面對(duì)獵食者自上而下的擠壓和啄擊時(shí)，這種結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度上還是會(huì)有力不從心的時(shí)候。
我們可以回憶一下在路上見(jiàn)到過(guò)的被碾壓的飛行甲蟲(chóng)尸體，會(huì)發(fā)現(xiàn)它們無(wú)一例外地呈現(xiàn)出鞘翅向外咧開(kāi)的形態(tài)。畢竟鞘翅雖有一定強(qiáng)度，但它們之間只有一處接合點(diǎn)，遇到壓力整體結(jié)構(gòu)自然會(huì)發(fā)生崩潰，這也是飛行甲蟲(chóng)們?yōu)榱吮Ｈw行能力的無(wú)奈之舉。
但與飛行甲蟲(chóng)所不同的是，鐵定甲蟲(chóng)為代表的步行甲蟲(chóng)們徹底拋棄了飛行能力，轉(zhuǎn)而將最為關(guān)鍵的兩片背部鞘翅特化為一整塊背甲，抗壓能力得到了極大提升。不必再考慮飛行動(dòng)力學(xué)的它們，無(wú)需再維持圓潤(rùn)的流線(xiàn)型體態(tài)，而是進(jìn)化得越來(lái)越扁平且棱角分明。這樣的體型也讓它們能夠更好地棲身于巖石和樹(shù)皮下方。
至于鐵定甲蟲(chóng)的抗壓能力到底有多大，科學(xué)家們給出了具體的測(cè)試結(jié)果。在受縱向壓縮載荷后，鐵定甲蟲(chóng)比其他同類(lèi)甲蟲(chóng)表現(xiàn)出了更大的剛度（抵抗壓縮的能力），而且它外骨骼的剛度在壓縮達(dá)到一定程度后還會(huì)忽然增大。這意味著對(duì)它們進(jìn)行壓縮時(shí)，途中會(huì)發(fā)現(xiàn)壓縮變得越發(fā)困難。
其他同類(lèi)甲蟲(chóng)外骨骼的剛度只有鐵定甲蟲(chóng)的五分之一到一半，而且也并未表現(xiàn)出中途突然增大的現(xiàn)象。當(dāng)然，甲蟲(chóng)們的外骨骼也絕非銅頭鐵臂，載荷達(dá)到一定程度后出現(xiàn)斷裂也是必然。大部分同類(lèi)甲蟲(chóng)外骨骼斷裂時(shí)的載荷大約是40-70牛頓，而鐵定甲蟲(chóng)的斷裂載荷卻達(dá)到了150牛頓。
這一受力相當(dāng)于它自身體重的大約4萬(wàn)倍，而且也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了成年人拇指和食指合捏時(shí)所能產(chǎn)生的載荷（大約50牛頓）。也就是說(shuō)，恐怕人類(lèi)中最有力的大力士都無(wú)法用手指捏爆一只鐵定甲蟲(chóng)。
與鐵定甲蟲(chóng)一同參與測(cè)試的其余甲蟲(chóng)其實(shí)也并非等閑之輩，它們都是和鐵定甲蟲(chóng)具有類(lèi)似身體特征、同一棲息地，甚至相似生活習(xí)性的近親，平時(shí)面對(duì)的天敵（如大型食蟲(chóng)鳥(niǎo)類(lèi)）也都差不多。
那么，鐵定甲蟲(chóng)這種超神的抗壓天賦到底從何而來(lái)呢？想要回答這個(gè)問(wèn)題，我們還得從步行甲蟲(chóng)們的身體結(jié)構(gòu)開(kāi)始說(shuō)起。
鐵甲渾身工業(yè)范兒
各種步行甲蟲(chóng)們的外骨骼其實(shí)在基本結(jié)構(gòu)上是非常相似的，它們并非一個(gè)完整的管形殼體，而是由幾個(gè)部分拼接而成的。
在背部，兩片鞘翅拼合成一片背甲，中間由一條類(lèi)似鉸鏈的結(jié)構(gòu)連綴在一起。然后再各自與腹部外骨骼在側(cè)方進(jìn)行連接。說(shuō)白了就是步行甲蟲(chóng)的身體護(hù)甲由兩片背甲和一片腹甲構(gòu)成，它們各自又通過(guò)鉸鏈結(jié)構(gòu)連綴在一起，鉸鏈貫穿整個(gè)身體。雖然不能飛翔，但是“焊合”在一起的兩片鞘翅卻形成了一塊堅(jiān)不可摧的背甲，讓鐵定甲蟲(chóng)們可以安然地面對(duì)種種天敵。
既然大家的身體結(jié)構(gòu)都差不多，那為什么鐵定甲蟲(chóng)比其他近親們的“耐造”程度又高了幾個(gè)段位呢？
在對(duì)鐵定甲蟲(chóng)進(jìn)行更加深入的剖析后，科學(xué)家們找到了端倪。他們首先用CT觀察了鐵定甲蟲(chóng)的身體，發(fā)現(xiàn)在它們背部外骨骼的下方有一個(gè)空腔，這里并沒(méi)有重要的臟器存在。受到中等程度壓縮時(shí)，空腔體積變小，而臟器則并不會(huì)受到損傷。這一空腔的作用和不少豪車(chē)裝備的空氣懸架有幾分相似。
而當(dāng)載荷進(jìn)一步增大時(shí)，空腔已經(jīng)不能抵消全部傷害，這時(shí)就要外骨骼來(lái)“硬扛”了。鐵定甲蟲(chóng)這身鎧甲可不是吃素的，它的外骨骼格外強(qiáng)健，作為背甲的鞘翅密度甚至達(dá)到了1克每立方厘米，是很多飛行甲蟲(chóng)鞘翅密度的兩倍左右。
此外，類(lèi)似甲蟲(chóng)外骨骼這樣拼合而成的結(jié)構(gòu)，在發(fā)生破壞時(shí)最為薄弱的環(huán)節(jié)往往不是材料本身，而是在不同板塊的接合處。對(duì)于甲蟲(chóng)們來(lái)說(shuō)，這最為脆弱的部位便是兩塊背部鞘翅之間相接的鉸鏈接縫。
雖然各種步行甲蟲(chóng)的背部鉸鏈接縫存在一定相似性，都是類(lèi)似于拉鎖鎖齒的互鎖機(jī)構(gòu)。但其他的近親甲蟲(chóng)們大多采用一個(gè)主鎖齒的結(jié)構(gòu)，而鐵定甲蟲(chóng)則把鎖齒分為數(shù)個(gè)。這種結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)科學(xué)家們的計(jì)算機(jī)仿真模擬，被證實(shí)其確實(shí)具有極高的強(qiáng)健性。
而且，組成背部鉸鏈的并非是整塊材質(zhì)，而是富含蛋白質(zhì)的多層材料。這些材料平時(shí)緊密地堆垛在一起，一旦受到致命擠壓，層間就會(huì)出現(xiàn)間隙，這些間隙又可以起到進(jìn)一步釋放應(yīng)力從而保護(hù)鉸鏈鎖齒的作用。
總而言之，鐵定甲蟲(chóng)的背部鉸鏈在形態(tài)上最為復(fù)雜，鎖齒的數(shù)目最多，鎖齒的大小最均一，反映到宏觀上就是這種結(jié)構(gòu)最能分散應(yīng)力，從而最能承力。
在腹部護(hù)甲和兩塊背部護(hù)甲的連接處，鐵定甲蟲(chóng)的不同連接部位，不光采用鉸接的形式，還有類(lèi)似于彈簧的松散結(jié)構(gòu)。這些“彈簧”間本身沒(méi)有硬連接，但是它們極大的活動(dòng)范圍為鐵定甲蟲(chóng)在受壓時(shí)提供了良好的吸能效果。
不得不說(shuō)，鐵定甲蟲(chóng)真是渾身上下都散發(fā)著工業(yè)硬核范兒。
仿生研究界的新明星
科學(xué)研究最為純粹的意義當(dāng)然是探尋未知，比如回答“鐵定甲蟲(chóng)為什么如此抗造”這一問(wèn)題。在得到答案后，科學(xué)研究又會(huì)自然而然地轉(zhuǎn)向如何利用這些所發(fā)現(xiàn)的規(guī)律為人類(lèi)發(fā)展謀求新可能?？茖W(xué)家們研究鐵定甲蟲(chóng)當(dāng)然不是純粹為了滿(mǎn)足好奇心，而是希望借助揭開(kāi)這種神奇生物的秘密來(lái)找到可供人類(lèi)利用的新點(diǎn)子。
鐵定甲蟲(chóng)特殊的鉸鏈構(gòu)造無(wú)疑是科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)的一處新寶藏。雖然它的形態(tài)還沒(méi)牛到突破人類(lèi)想象力的程度，但歷經(jīng)數(shù)億年進(jìn)化考驗(yàn)的這種鉸鏈，明顯有其存在的合理性。在進(jìn)行類(lèi)似的材料連接時(shí)，如果我們把接頭做成與其類(lèi)似的鎖齒，再讓它們相互鉸接，就很可能獲得無(wú)需焊接就能達(dá)到極高強(qiáng)度的連接結(jié)構(gòu)。
完全拋棄了飛翔的鐵定甲蟲(chóng)雖然失去了一定的移動(dòng)自由，但特化的“鐵甲”讓它們獲得了驚人的生命力，鋼針、鳥(niǎo)喙、手捏都是小case，甚至汽車(chē)都無(wú)法將它們碾斃。與很多只有數(shù)周壽命的甲蟲(chóng)相比，鐵定甲蟲(chóng)的壽命長(zhǎng)達(dá)七八年，完全是甲蟲(chóng)進(jìn)化的神跡。
與鐵定甲蟲(chóng)類(lèi)似，每一個(gè)存世的物種都有自己的處世之道和人生哲學(xué)，也都有人類(lèi)值得學(xué)習(xí)借鑒的過(guò)人之處。生物資源的珍貴性之一就在于此，失去任何一個(gè)物種，對(duì)于人類(lèi)而言損失的都將是無(wú)限的可能性。
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