鹦鹉螺的创新启示与应用

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作者：何亚鹏

鹦鹉螺是鸟还是螺？它和鹦鹉有什么关系？鹦鹉螺长得像缩着身子的大虾，它们之间亲缘关系近吗？鹦鹉螺为什么被称为“活化石”？它被称为“优雅的漂浮者”又是为何？世界第一艘核动力潜艇为什么叫“鹦鹉螺号”呢？不要着急，本文为您一一解答。

鹦鹉螺（学名：Nautiloidea）：是头足纲、鹦鹉螺科的海洋软体动物的通称。现存2属（异鹦鹉螺属、鹦鹉螺属）、6种（异鹦鹉螺属2种：穿孔异鹦鹉螺、异鹦鹉螺；鹦鹉螺属4种：大脐鹦鹉螺、珍珠鹦鹉螺、白斑鹦鹉螺、帕劳鹦鹉螺），其被列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》CITES附录II，《世界自然保护联盟濒危物种红色名录》及《中国国家重点保护野生动物名录》一级保护野生动物[1]。

鹦鹉螺丨作者2017年摄于厦门海洋馆

鹦鹉螺有着光滑、卷曲的外壳，已发现最大的壳为26.8厘米，但成年鹦鹉螺一般都不超过20厘米。主要分布于西南太平洋热带海区，集中分布于菲律宾群岛南半部和新几内亚的新不列颠岛海域，澳大利亚的大堡礁，斐济群岛海域；中国的西沙群岛、海南岛南部，从台湾东部沿着琉球群岛，一直散布到日本群岛南部的相模湾；向西则从西南太平洋一直散布到印度洋[2]。

鹦鹉螺的样子非常漂亮，白色的螺壳表面上有一条条红褐色的火焰状斑纹，因整体看起来像鹦鹉的嘴巴，所以被人们叫做“鹦鹉螺”。鹦鹉螺不仅有漂亮的外壳，还有非常有趣的内部构造。其螺壳内部分成一个个由小到大的隔间，像是旋转楼梯一样，这样的构造能让鹦鹉螺自由地上浮或下沉[3]。

鹦鹉丨BeckyTregear / Pixabay

鹦鹉螺的内部构造丨stux / Pixabay

鹦鹉螺，长得像螺、名字叫螺，但它却不是螺。因为我们常说的海螺，是指软体动物门腹足纲动物（就是用腹部的肌肉行走，如唐冠螺），而鹦鹉螺虽然也是软体动物，但它却是头足纲（也就是腿长在头上）。我们可以想一下，腿直接长在头上的软体动物是什么呢？没错，你可能想到了章鱼、鱿鱼和乌贼，鹦鹉螺正是它们的亲戚。虾（英文名：Shrimp）是甲壳纲十足目动物，所以虾和鹦鹉螺的亲缘关系相当远[3]。意外不意外，鹦鹉螺不是鸟也不是海螺，它与章鱼、鱿鱼和乌贼的亲缘关系比虾更近！

鹦鹉螺在古生代几乎遍布全球，是一个很庞大的家族，它们属于软体动物门、头足纲、鹦鹉螺亚纲。头足纲祖先从5亿年前诞生，到了奥陶纪更是达到了巅峰，仅鹦鹉螺亚纲就演化出8个总目、900多个属，甚至还有体长超过十米的巨型鹦鹉螺。鹦鹉螺是现存的唯一一类有真正意义上外壳的头足纲生物了，它的壳和海螺的壳有两个明显的不同，其一是这个壳内部并不是中通的空壳，而是每隔一段距离就有一个隔板，形成一个又一个单独的小舱室，只有最外边的一个舱才是鹦鹉螺肉体生活的地方；其二是这个壳是左右完全对称的，而任何一枚螺壳都是螺旋不对称的[4]。

鹦鹉螺现有的种类不多，但化石的种类多达2500种。这些在古生代高度繁荣的种群，构成了重要的地层指标，在研究生物进化和古生物学等方面有很高的价值。地质学家利用这些存在于不同地址年代的化石，可以研究与之相关的动物演化、能源矿产和环境变化，为利用自然，改造自然提供科学的数据。现存鹦鹉螺已经在地球上经历了数亿年的演变，但它们的外形和习性等变化很小，所以被称作海洋中的“活化石”。

鹦鹉螺白天待在水底，风平浪静的夜晚，它们会游到海面上，把身体舒展开来，享受海浪和海风。因此，人们把它们称为“优雅的漂浮者”[5,6]。

鹦鹉螺独特的外观、结构对于机械设计、建筑设计等方面具有独特的作用，有很多鲜为人知的用途：

启示与应用1.鹦鹉螺与潜艇设计

鹦鹉螺能一次又一次从大灭绝事件中幸存下来，得益于它们独特的身体结构、特殊的生活习性和灵活的应急方式。鹦鹉螺的壳被分隔成许多独立的隔断区域，各段之间有一根管子联通，鹦鹉螺能够通过串管的局部渗透作用，缓慢地排出壳室中的液体，使身体的重量减轻而上浮，随后，周围的压力又将海水压回壳室，使身体的重量增加而下沉，人类就是根据这个结构发明了潜水艇，所以当初第一艘核潜艇就被命名为“鹦鹉螺号”[7]，它也是第一艘从水下穿越北极的船只。

美军第一艘核潜艇鹦鹉螺号丨Andrew Kalat / Flicker

如今，鹦鹉螺以其优美的螺旋形曲线，给人以科学的灵感，还为人类的艺术世界增添了素材[8]。

启示与应用2.鹦鹉螺与建筑设计

烟台海昌鲸鲨馆是海昌海洋公园旗下的一家以鲸鲨为主题的海洋科技馆，建筑面积17300平方米，由世界著名海洋馆设计事务所日本岩崎设计，其建筑外形采用了别具一格的鹦鹉螺状；无独有偶，青岛东方影都展示中心也采用了鹦鹉螺造型。这类建筑构思巧妙、造型别致、气势恢宏，既满足了自然光源采光需求，又展示出设计的美学和艺术性，给人以耳目一新的感受。

烟台海昌鲸鲨馆丨海昌海洋公园网站

仿鹦鹉螺建筑结构简单示意图 | fishermansdaughter / Flicker

启示与应用3.鹦鹉螺与仿生学物品设计

有设计人员设计一种高效低噪声鹦鹉螺仿生风机，包括仿生蜗壳，叶轮，扩压器，仿生蜗舌和两块进口盖板，其中所述仿生蜗壳型线与鹦鹉螺外壳型线相对应，结构简单，利用鹦鹉螺外壳型线自然进化择优的原理，对多翼离心风机的蜗壳型线进行了创新设计，提高风机性能，降低能耗，降低成本[9]。

UPSPACE设计有一款鹦鹉螺造型的创意吊灯，鹦鹉造型形象生动，为你的家居生活增添一抹亮丽的风景。螺木设计轻松营造出光影散落的景象和浪漫静谧的氛围[10]。

UPSPACE鹦鹉螺木质吊灯丨UPSPACE

鹦鹉螺这种古老、神秘、美丽的头足类动物，已经在地球走过了4亿年以上，相对于人类，它们称得上地球的原住民。它们是研究动物进化和古生态学、古气候学等方面的重要物种。我国将鹦鹉螺（Nautilus pompilius）列为国家I级保护动物，虽然鹦鹉螺和大熊猫一样稀有，鲜为人知，但沿海省市的海关仍能查处入境旅客违法携带鹦鹉螺外壳的案例，我们有必要多了解这个美丽的生物，有义务保护这个远古的来客，使它在我们共同生活的地球上更长久地生存下去。

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参考文献：

[1]王小娟. 动物界的活化石鹦鹉螺[J]. 科学大众(小学版), 2012, 11(No.707):29-29.

[2]董正之. 现生鹦鹉螺类的地理分布[J]. 海洋科学, 1987, 11(4):52-56.

[3]中华自然科学网http://www.scicn.net/foreground/Content_11144.html.

[4]王弋辉. 神秘的远古来客——鹦鹉螺[J]. 地球, 2013(12):110-111.

[5]程醉. 鹦鹉螺:优雅潜行的"活化石"[J]. 少儿科技, 2013(2):38-39.

[6]栾美群. 活化石鹦鹉螺[J]. 科学世界, 2016, 000(004):58-61.

[7]马想. "鹦鹉螺"号的北极之行[J]. 现代舰船, 2007, 000(09A):50-52.

[8]古玉霞. 鹦鹉螺形仿生建筑数学建模及结构设计[D]. 厦门大学, 2012.

[9]吕宏展, 高德康, 陈革. 一种高效低噪声鹦鹉螺仿生风机:, 2019.

[10]佚名. "鹦鹉螺"吊灯[J]. 中国新闻周刊, 2008(10):98-98.

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