Каракатица
Каракатица , также известная как кость каракатицы , представляет собой твердую, хрупкую внутреннюю структуру (внутреннюю оболочку ), встречающуюся у всех членов семейства Sepiidae , широко известных как каракатицы , внутри головоногих моллюсков . В других семействах головоногих его называют гладиусом .
Каракатица состоит в основном из арагонита . Это камерная конструкция, которую животное может наполнять газом или жидкостью для контроля плавучести . На вентральной (нижней) стороне каракатицы находится сильно видоизмененный сифункул ; это орган, с помощью которого каракатица наполняется газом или жидкостью. [2] Микроскопическая структура каракатицы состоит из узких слоев, соединенных многочисленными вертикальными столбиками.
В зависимости от вида каракатицы взрываются на глубине от 200 до 600 метров (от 660 до 1970 футов) . Из-за этого ограничения большинство видов каракатиц живут на морском дне на мелководье, обычно на континентальном шельфе . [3]
Когда каракатица умирает, остается только каракатица, которую часто выбрасывает на берег.
Человеческое использование
[ редактировать ]В прошлом каракатицы измельчали для изготовления полировального порошка, который использовался ювелирами . [4] Порошок также добавляли в зубную пасту . [5] и использовался как антацид в лечебных целях. [4] или в качестве абсорбента . Они также использовались в качестве средства художественной резьбы в 19 веке. [6] [7] и 20-го века. [8] [9] [10] [11] [12]
Сегодня каракатицы обычно используются в качестве богатой кальцием пищевой добавки для содержащихся в клетках птиц , шиншилл , раков-отшельников , рептилий , креветок и улиток . Они не предназначены для потребления человеком. [13] [14]
Производство извести
[ редактировать ]Каракатица как богатое карбонатами биогенное сырье имеет потенциал для использования в производстве кальцитовой извести . [15]
Изготовление ювелирных изделий
[ редактировать ]Поскольку каракатица способна выдерживать высокие температуры и легко поддается резке, она служит материалом для изготовления форм небольших металлических отливок для создания ювелирных украшений и небольших скульптурных предметов. [а]
Его также можно использовать в процессе литья олова в качестве формы.
Внутренняя структура
[ редактировать ]Микроструктура перегородок каракатицы состоит из двух компонентов: горизонтальных и вертикальных столбиков. Оба компонента состоят преимущественно из арагонита . [16] Горизонтальные перегородки делят каракатицу на отдельные камеры. Эти камеры поддерживаются вертикальными колоннами, имеющими гофрированную (или «волнистую») структуру. [16] Толщина этих столбов варьируется от вида к виду, но обычно составляет несколько микрон. [16] [17] Горизонтальные перегородки обычно толще вертикальных столбов и представляют собой двухслойную структуру. Верхний слой перегородок и стенок состоит из вертикально ориентированных кристаллов, тогда как нижний подслой состоит из наностержней, повернутых относительно друг друга, образуя структуру « фанеры ». [17] В целом, такая камерная микроструктура приводит к тому, что каракатица имеет пористость более 90% по объему. [17]
- 3D-визуализация каракатицы Sepia с помощью промышленной микрокомпьютерной томографии.
-
3D-изображение части каракатицы в низком разрешении. -
Обзор детали в высоком разрешении, около 5 мкм/воксель. -
Большее увеличение. -
Детальный вид при очень большом увеличении. Толщина стенок вертикальных структур составляет около 10 мкм.
- Пролет через соответствующие стопки томографических изображений
-
Пролет через соответствующий стек изображений микроКТ, направление сечения около 30 °, вид сбоку.
-
Пролет через соответствующий стек изображений микроКТ, направление сечения около 30°, вид сверху.
-
Полет через выровненную стопку изображений, вид сбоку.
-
Полет через стопку выровненных изображений, вид сверху.
-
Пролет через выровненную стопку изображений, вид сверху, увеличенный разрез.
Механические свойства
[ редактировать ]| Часть серии, посвященной |
| Биоминерализация |
|---|
 |
Каракатица широко изучалась из-за ее способности быть одновременно легкой, жесткой и устойчивой к повреждениям. Такое сочетание механических свойств привело к исследованию биомиметических керамических пенопластов, напоминающих каракатицу . [18] Кроме того, благодаря своим механическим свойствам каракатица использовалась в качестве каркаса в сверхпроводниках. [19] и в тканевой инженерии . применения [20] Легкий вес каракатицы обусловлен ее высокой пористостью (более 90% по объему). [17] Жесткость каракатицы обусловлена ее камерной структурой, состоящей примерно из 95% арагонита (жесткого материала) и 5% органического материала . [17] Поскольку в жесткости композита будет преобладать материал с наибольшей объемной долей, каракатица также является жесткой. Удельная жесткость каракатицы у одного вида составила 8,4 [(МН)м/кг]. [17] Самым интригующим свойством каракатицы является ее способность выдерживать повреждения, учитывая, что арагонит — хрупкий материал. каракатицы Высокая устойчивость к повреждениям может быть связана с уникальной микроструктурой . [18]
Процесс деформации
[ редактировать ]Из-за морского образа жизни каракатиц каракатица должна быть способна выдерживать большие сжимающие силы со стороны воды, избегая при этом внезапного хрупкого разрушения . Каракатица некоторых видов при сжатии продемонстрировала удельную энергию , сравнимую с некоторыми современными пенопластами , изготовленными из более податливых материалов, таких как металлы и полимеры . [17] Высокое поглощение энергии является результатом нескольких факторов.
Разрушение каракатицы происходит в три отдельные стадии: образование локальных трещин, расширение трещин и уплотнение. [17] Образование трещин обычно происходит в середине вертикальных стенок камерной структуры каракатицы. [17] Место образования трещин контролируется волнистостью гофрированной структуры стенок. Волнистость стенок каракатицы обеспечивает оптимальный баланс между жесткостью и хрупкостью всей конструкции. [18] Эта волнистая структура препятствует распространению трещин, увеличивая затраты энергии, необходимые для разрушения. После того, как стенки каракатицы получили достаточное повреждение, происходит процесс, известный как уплотнение, при котором стенки постепенно уплотняются, а разрушение продолжается. [17] Значительная энергия рассеивается при продолжающемся растрескивании стенок, в то время как происходит уплотнение. Также было замечено, что под действием сжимающих напряжений горизонтально расположенные камеры каракатицы последовательно разрушаются. Пока одна камера подвергается разрушению и уплотнению, другие камеры не деформируются до тех пор, пока не будет пробита перегородка между камерами. [17] Перегородка значительно прочнее вертикальных стенок из-за своей « фанерной » структуры, что еще больше увеличивает общую энергию, необходимую для полного структурного разрушения каракатицы.
См. также
[ редактировать ]Пояснительные сноски
[ редактировать ]- ^ Ювелиры готовят каракатицу для использования в качестве формы, разрезая ее пополам и теря две стороны вместе, пока они не прилегают друг к другу заподлицо. Затем можно выполнить отливку, вырезав рисунок на каракатице, добавив необходимый литник , расплавив металл в отдельном литейном тигле и вылив расплавленный металл в форму через литник. Наконец, литник отпиливается и готовая деталь полируется.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Фукс, Д.; Энгезер, Т.; Кеупп, Х. (2007). «Изменения формы гладиуса у колеоидных головоногих моллюсков Trachyteuthis из верхнеюрских нусплингенов и зольнхофенских платтенкалков» (PDF) . Acta Palaeontologica Polonica . 52 (3): 575–589.
- ^ Рексфорт, А.; Муттерлоуз, Дж. (2006). «Записи стабильных изотопов Sepia officinalis — ключ к пониманию экологии белемнитов?». Письма о Земле и планетологии . 247 (3–4): 212. Бибкод : 2006E&PSL.247..212R . дои : 10.1016/j.epsl.2006.04.025 .
- ^ Норман, доктор медицины (2000). Головоногие моллюски: Путеводитель по миру . Книги Конча.
- ^ Перейти обратно: а б «Использование каракатицы. Время, когда ее использовали в качестве лекарства (1912 г.)» . Олтон Ивнинг Телеграф . 3 октября 1912 г. с. 7 . Проверено 21 января 2016 г.
- ^ «Вы знаете это?» . Мировые новости . 8 июля 1950 г. с. 26 . Проверено 21 января 2016 г.
- ^ «Уэслианский юбилей» . Portland Guardian и генеральный рекламодатель Normanby . 17 октября 1872 г. с. 2 . Проверено 21 января 2016 г.
- ^ «Карнавал в Норвуде» . Вечерний журнал . 24 октября 1898 г. с. 3 . Проверено 21 января 2016 г.
- ^ «Страницы Элеоноры Барбур для деревенских женщин» . Хроника . 16 июля 1942 г. с. 26 . Проверено 21 января 2016 г.
- ^ «Записная книжка-каракатица» . Новости Регистра-Иллюстрация . 17 мая 1930 г. с. 3С . Проверено 21 января 2016 г.
- ^ «Модели из каракатиц» . Возраст . Интересные хобби. 30 июня 1950 г. с. 5С . Проверено 21 января 2016 г.
- ^ «Назад к семафорным торжествам» . Новости Порт-Аделаиды . 13 декабря 1929 г. с. 3 . Проверено 21 января 2016 г.
- ^ «Среди людей» . Рекламодатель . 12 мая 1943 г. с. 6 . Проверено 21 января 2016 г.
- ^ Норман, доктор медицины; Рид, А. (2000). Путеводитель по кальмарам, каракатицам и осьминогам Австралазии . Издательство CSIRO.
- ^ Zhu, X. D.; Luo, J. Y.; Kong, D. D.; Wu, J. J.; Sheng, P.; Yang, M. H. (2019). "海螵蛸中砷形态分析及限量标准研究 - 中国知网" [Analysis of arsenic speciation in Endoconcha Sepiae and research on its limit standard]. и ] Sepiae Чжу, в исследовании его Endoconcha стандарта . предельного 32237338 обычно
содержит высокую концентрацию мышьяка
- ^ ФЕРРАС, Э.; Гамелас, JAF; КОРОАДО, Дж.; МОНТЕЙРО, К.; Роча, Ф. (20 июля 2020 г.). «Изучение потенциала отходов костей каракатиц для производства строительной извести» . Строительные материалы . 70 (339): 225. дои : 10.3989/mc.2020.15819 . hdl : 10400.26/38428 . ISSN 1988-3226 .
- ^ Перейти обратно: а б с Чех, Энтони Г.; Картрайт, июль HE ; Санчес-Альмазо, Элизабет; Андраде, Джозеф П.; Руис-Райя, Франциско (сентябрь 2015 г.). «Каракатица Sepia officinalis (Sepiidae, Cephalopoda) строит каракатицу из жидкокристаллического предшественника» . Научные отчеты 5 (1): 11513.arXiv : 1506.08290 . Бибкод : 2015НацСР... 511513C дои : 10.1038/srep11513 . ISSN 2045-2322 . ПМЦ 4471886 . ПМИД 26086668 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к Ян, Тин; Цзя, Зиан; Чен, Хуншунь; Дэн, Чжифэй; Лю, Вэнькунь; Чен, Люни; Ли, Линг (22 сентября 2020 г.). «Механическая конструкция высокопористой каракатицы: биокерамический резервуар с жесткой плавучестью для каракатиц» . Труды Национальной академии наук . 117 (38): 23450–23459. Бибкод : 2020PNAS..11723450Y . дои : 10.1073/pnas.2009531117 . ISSN 0027-8424 . ПМЦ 7519314 . ПМИД 32913055 .
- ^ Перейти обратно: а б с «Микроструктура Каракатицы находится в «золотой зоне» » . ScienceDaily . Проверено 14 мая 2021 г.
- ^ Калвервелл, Эмили; Уимбуш, Стюарт К.; Холл, Саймон Р. (2008). «Биоматлонный синтез упорядоченного макропористого сверхпроводника с высокой критической плотностью тока с использованием шаблона каракатицы» . хим. Коммун. (9): 1055–1057. дои : 10.1039/B715368F . ISSN 1359-7345 . ПМИД 18292888 .
- ^ Каннан, С.; Роча, JHG; Агатопулос, С.; Феррейра, JMF (март 2007 г.). «Фторзамещенные гидроксиапатитовые каркасы, гидротермально выращенные из костей арагонитовой каракатицы» . Акта Биоматериалы . 3 (2): 243–249. doi : 10.1016/j.actbio.2006.09.006 . ПМИД 17127113 .
- Нейдж, П. (2003). «Сочетание неравенства с разнообразием для изучения биогеографической структуры Sepiidae» (PDF) . Берлинские палеобиологические труды . 3 : 189–197.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
СМИ, связанные с Каракатицей , на Викискладе?
головоногих моллюсков Анатомия |
|---|
