Кость каракатицы , также известная как кость каракатицы , представляет собой твердую, хрупкую внутреннюю структуру (внутреннюю оболочку ), встречающуюся у всех членов семейства Sepiidae , обычно известных как каракатицы , в пределах головоногих моллюсков . В других семействах головоногих моллюсков она называется гладиус .
Кость каракатицы состоит в основном из арагонита . Это камерная структура, которую животное может заполнять газом или жидкостью для контроля плавучести . На вентральной (нижней) стороне кости каракатицы находится сильно модифицированный сифон ; это орган, с помощью которого кость каракатицы заполняется газом или жидкостью. [2] Микроскопическая структура кости каракатицы состоит из узких слоев, соединенных многочисленными вертикальными столбами.
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 в мелководье, обычно на континентальном шельфе . [3]
Когда каракатица умирает, остается только ее кость, которую часто выносит на берег.
В прошлом кости каракатицы измельчали, чтобы сделать полировочный порошок, который использовали ювелиры . [4] Порошок также добавляли в зубную пасту , [5] и использовали в качестве антацида в медицинских целях [4] или как абсорбент . Они также использовались в качестве художественного материала для резьбы в 19-м [6] [7] и 20-м веках. [8] [9] [10] [11] [12]
Сегодня кости каракатицы обычно используются в качестве богатых кальцием пищевых добавок для птиц в клетках , шиншилл , раков-отшельников , рептилий , креветок и улиток . Они не предназначены для потребления человеком. [13] [14]
Как богатое карбонатом биогенное сырье, кость каракатицы может быть потенциально использована в производстве кальцитовой извести . [15]
Поскольку кость каракатицы способна выдерживать высокие температуры и легко поддается резьбе, она служит материалом для изготовления форм для небольших металлических отливок, используемых для создания ювелирных изделий и небольших скульптурных изделий. [a]
Его также можно использовать в качестве формы в процессе литья олова.
Микроструктура кости каракатицы состоит из двух компонентов: горизонтальных перегородок и вертикальных столбов. Оба компонента состоят преимущественно из арагонита . [16] Горизонтальные перегородки делят кость каракатицы на отдельные камеры. Эти камеры поддерживаются вертикальными столбами, 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 состоят из двухслойной структуры. Верхний слой перегородок и стенок состоит из вертикально выровненных кристаллов, тогда как нижний подслой состоит из наностержней, повернутых относительно друг друга, чтобы сформировать структуру « фанеры ». [17] В целом, эта камерная микроструктура приводит к тому, что кость каракатицы имеет пористость более 90% по объему. [17]
Кость каракатицы была тщательно изучена из-за ее способности быть одновременно легкой, жесткой и устойчивой к повреждениям. Это сочетание механических свойств привело к исследованию биомиметических керамических пен, вдохновленных костью каракатицы . [18] Кроме того, из-за своих механических свойств кость каракатицы использовалась в качестве лесов в сверхпроводниках [19] и тканевой инженерии . [20] Легкий вес кости каракатицы обусловлен ее высокой пористостью (более 90% по объему). [17] Жесткость кости каракатицы обусловлена камерной структурой, состоящей примерно на 95% из арагонита (жесткого материала) и на 5% из органического материала . [17] Поскольку жесткость композита будет определяться материалом с наибольшей объемной долей, кость каракатицы также является жесткой. Удельная жесткость кости каракатицы у одного вида была измерена и составила 8,4 [(МН)м/кг]. [17] Наиболее интригующим свойством кости каракатицы является ее способность выдерживать повреждения, учитывая, что арагонит является хрупким материалом. Высокая устойчивость к повреждениям может быть связана с уникальной микроструктурой кости каракатицы . [18]
Из-за морского образа жизни каракатицы, кость каракатицы должна быть способна выдерживать большие сжимающие силы от воды, избегая при этом внезапного хрупкого разрушения . Кость каракатицы некоторых видов при сжатии продемонстрировала удельную энергию наравне с некоторыми передовыми пенами, изготовленными из более податливых материалов, таких как металлы и полимеры . [17] Высокое поглощение энергии является результатом нескольких факторов.
Разрушение кости каракатицы происходит в три отдельных этапа: локальное образование трещин, расширение трещин и уплотнение. [17] Образование трещин обычно происходит в середине вертикальных стенок в камерной структуре кости каракатицы. [17] Место образования трещин контролируется волнистостью гофрированной структуры стенок. Волнистость стенок в кости каракатицы обеспечивает оптимальный баланс между жесткостью и хрупкостью всей структуры. [18] Эта волнистая структура препятствует распространению трещин, увеличивая поступление энергии, необходимой для разрушения. После того, как стенкам кости каракатицы нанесено достаточное повреждение, происходит процесс, известный как уплотнение, при котором стенки постепенно уплотняются, в то время как разрушение продолжается. [17] Значительная энергия рассеивается в продолжающемся растрескивании стенок, пока происходит уплотнение. Также было замечено, что под действием сжимающих напряжений горизонтально слоистые камеры кости каракатицы будут последовательно разрушаться. В то время как одна камера подвергается разрушению и уплотнению, другие камеры не будут деформироваться, пока перегородка между камерами не будет пробита. [17] Перегородка значительно прочнее вертикальных стенок из-за ее « фанерной » структуры, что еще больше увеличивает общую энергию, необходимую для полного структурного разрушения кости каракатицы.
обычно содержит высокую концентрацию мышьяка
Медиа, связанные с Cuttlebone на Wikimedia Commons
