科学家研究仙人掌刺的穿刺性能

当心跳跃的cholla，Cylindropuntia fulgida。这种灌木状的分枝仙人掌 - 如果被触摸引起的话 - 将其张开的刺锚固在罪犯的肉体中。带刺的刺很紧，以至于一段仙人掌经常与它们断裂，给受害者留下了棘手的问题。

这是六种仙人掌中的一种，经过伊利诺伊大学博士后研究员Stephanie Crofts和动物生物学教授Philip Anderson的仔细测试。研究穿刺植物和动物的生物力学的研究人员想知道脊柱结构如何影响其表现。

他们发现，允许cholla刺和其他刺刺很容易穿透动物肉的相同生物力学特性也使得刺更难以移动。研究人员在“皇家学会学报”B上报告了他们的发现。

“我们正在研究穿刺事件的基本机制，以及仙人掌刺的差异 - 特别是它们的微观结构 - 会影响它们如何穿刺并固定在它们被刺穿的任何东西上，”克罗夫特说。

除了cholla，研究人员还评估了金针菇仙人掌(Echinocactusgrusonii)的刺。脆弱的仙人掌，或脆脆的仙人掌;Pereskia grandiflora，玫瑰仙人掌;Echinopsis terscheckii，阿根廷柱仙人掌;和仙人掌polyacantha，平原仙人掌。

仙人掌刺可能具有多种功能，包括保护植物免受捕食者的侵害，提供遮荫和从雾中收集水分。Cholla spines有一个繁殖目的：通过锁定任何不幸的生物来刷过它们，刺刺帮助植物将自己的碎片分配到新的位置。

为了比较不同的刺，Crofts和Anderson在无皮鸡胸肉，猪肩(皮肤)和不同密度的合成弹性体中测试它们。他们测量了每种类型脊柱刺穿和退出每种材料需要多大的力。

“在我们开始实验之前，我们在扫描电子显微镜下观察了脊柱，”Crofts说。“带刺的刺 - 就像那些在cholla上的刺 - 看起来非常类似于其他群体研究的豪猪刺。”

像豪猪羽毛笔一样，带刺的仙人掌刺具有叠瓦状外观，是倒钩层重叠的结果。研究人员发现，与豪猪刺上的那些一样，仙人掌倒钩的尺寸恰好适合阻碍动物肌纤维。

研究人员发现，没有倒钩的脊柱需要更多的工作来引发骨折。带刺的刺更容易穿透目标，并且需要更少的工作。它们也更难以从动物组织中移除。

“为了有效地穿刺，cholla脊柱必须能够非常容易地穿透目标，因此只需轻轻刷牙即可，”Anderson说。“与此同时，它必须非常难以移除。”

Anderson说，在豪猪刺和有刺的仙人掌刺中，倒钩的作用就像小刀片一样，可以集中压力，使动物组织更容易断裂。

“然后，倒钩会抓住你的肌肉纤维，使其难以移除，”他说。

研究人员发现了仙人掌物种之间可靠的性能差异。例如，O。polyacantha“需要比其他任何物种更多地从鸡中撤出的工作，”该团队发现。Cholla刺很难从猪组织中退出。事实上，一个单一的cholla脊柱可以通过其皮肤提升半磅重的猪肉。

令人畏惧的发现更进一步。研究小组发现，从鸡胸中取出带刺的刺刺最后涂上了一层动物组织。猪肉刺刺出来干净，却丢了一些倒钩。据推测，这些仍然是肉体。