皮皮蝦，是口足目（學名：Stomatopoda）動物的一個「江湖名號」，除此之外它還被稱為螳螂蝦、蝦爬子、琵琶蝦、瀨尿蝦、蝦蛄……等，綽號多到你記不全。它不是一個物種，而是由近五百種甲殼動物組成的大家庭，我們在市場上最常見的口蝦蛄（學名：Oratosquilla oratoria）只是這個大家庭中的一名小成員，這個大家庭裡的成員的頭胸部都有10隻向著口部方向生長的「手」，這5對「手」在學術上被稱為顎足，這些顎足負責獵捕食物並送入口中，因此它們都被歸類為口足目的動物。
說起皮皮蝦，你首先想到的是什麼？清蒸皮皮蝦、麻辣皮皮蝦，還是椒鹽皮皮蝦……？你想的也沒錯，作為一種美味的海鮮，它的確能滿足吃貨們挑剔的味蕾，但是現在我們不探討如何烹飪這種海洋生物。今天我們一起來了解一下它所具有的一些特殊技能，以及這些超群絕倫的「功夫」為科研人員研發新裝備、新材料提供了一些什麼啟示。
皮皮蝦的成體體長大多在十至三十釐米間，個別種類如斑琴蝦蛄可以長到近半米長，它們分布很廣泛，是一種看似很普通的海產。它們喜歡埋伏在洞穴或沙土裡，對經過的螃蟹、小魚、龍蝦、貝類、海膽等動物發動突然偷襲，是海洋中機敏兇悍、戰鬥力爆表的殺手。皮皮蝦主要是依靠它的第二對顎足捕食獵物，它的這兩隻「手」非常強大，也被稱為掠足或掠肢，是它們偷襲和防禦的秘密武器。它們的這兩隻「手」有的演化成鐮刀狀、有的演化成錘子狀，據此我們可以將它們簡單分為：鉤鐮槍高手和流星錘高手。使用「鉤鐮槍」的皮皮蝦，它們的掠肢形狀跟螳螂的兩隻大前肢相似，主要通過鉤、刺等招式捕食小魚、小蝦等身體比較柔軟的獵物，我們經常吃到的口蝦蛄以及熱帶海域中我們不常見的斑琴蝦蛄都是屬於這種類型的；而使用「流星錘」的皮皮蝦，它們的掠肢前端膨起酷似鼓錘，主要是通過彈、砸等招式對海洋裡螃蟹、龍蝦、貝類等這些具有鎧甲護身的獵物造成粉碎性傷害，雀尾螳螂蝦（學名：Odontodactylus scyllarus）就是這類高手的典型代表。
螃蟹、龍蝦、貝類等動物的外殼都具有出色的強度和韌性，可以抵禦許多捕食者的襲擊，但是它們在雀尾螳螂蝦麵前卻都不堪一擊。大家都知道力的作用是相互的，你用多大力氣擊打對方，你也將承受同樣大小的力。那麼是什麼原因讓使用「流星錘」的皮皮蝦在錘殺敵人、造成獵物粉碎性「骨折」的同時，它那非金屬的掠肢卻毫髮無損呢？這吸引了科學家們的極大興趣。
在我們生活中的諸多領域，如交通工具、軍事裝備等方面，都需要輕便而又耐衝擊的新型材料，使用「流星錘」的皮皮蝦為科研人員研發這類新材料提供了靈感。美國加利福尼亞大學材料科學與工程專業的教授通過電子掃描顯微鏡觀察發現，雀尾螳螂蝦的「錘頭」由三層特殊構造的材質組成，由外及內依次是：抗衝擊表層（Impact surface region）、抗衝擊層（Impact region）和包裹層（Periodic region）。這三層的主要物質都是動物性纖維——幾丁質（chitin），這三層的不同點是它們的鈣化程度不一樣，由內到外隨著幾丁質中羥基磷灰石等鈣化物含量的增加而變得越來越堅硬，最外面一層完全是由緊密排列的羥基磷灰石納米晶體組成。這種層疊的鈣化纖維結構猶如天然的防彈衣，使雀尾螳螂蝦的「錘頭」在強大的衝擊力下可以輕鬆的吸收掉碰撞產生的能量，從而避免自己的「拳頭」發生「骨折」[1]。
這項關於皮皮蝦掠肢結構的研究成果，有助於研製輕薄的仿生抗衝擊複合材料，用於強化各種防護裝備，如防彈衣、防彈車、艦艇、坦克、汽車、飛機等等。在交通工具發生碰撞時，吸能元件起到保護作用，以減輕人員傷亡、增加安全性，被廣泛應用於汽車、航空航天領域，我國清華大學汽車安全與節能實驗室的科研人員，依據皮皮蝦掠肢抗衝擊的結構特性，仿生設計出了一種高效吸能薄壁管，為實現吸能元件輕量化提供了新思路[2]。
除此之外，皮皮蝦還擁有傲視天下的神奇視覺系統，它們的眼睛裡有16種光感受器，這些器官不僅超過了我們人類的視覺系統，而且是地球上已知生物中視覺系統最強的動物，能夠清晰地捕捉到超出人眼可見範圍的紫外光和偏振光來探測識別不同的物體，與當今最複雜、最先進的相機相比，它們用更少的空間和能耗捕捉到更多的視覺信息。偏振光就在我們身邊，我們日常佩戴的偏光眼鏡可以反射偏振光，降低眩光對眼睛的傷害；醫學實驗證實癌變和健康組織會反射不同的偏振光，受到皮皮蝦眼睛的啟示，科學家們研製出了一種仿生彩色偏振成像儀，通過它可以幫助人們儘早發現癌變組織，防患於未然[3]。仿生皮皮蝦視覺成像技術具有廣闊的應用前景，它還可以被應用到汽車自動駕駛系統中，幫助車輛更好地辨別周圍環境和障礙物，提高自動識別的敏感性，讓自動駕駛變得更加安全。說不定不久的將來，我們駕駛的車輛上就有來自皮皮蝦的仿生科技呢。
皮皮蝦在海洋生態系統中起著重要作用，是自然界食物鏈中重要的一環。和許多其它生物一樣，皮皮蝦不僅是大自然饋贈給我們人類的一道美食，更是我們眾多科技創新的源泉。我們在享用美味的同時，應該記起它們對人類的貢獻，更應該致力於保護它們賴以生存的環境，讓豐富多彩的生物生生不息，讓我們的子孫後代可以繼續探索它們更多的奧秘。
[1] Yaraghi N A , Guarin-Zapata N , Grunenfelder L K , et al. A Sinusoidally-Architected Helicoidal Biocomposite[J]. Advanced Materials, 2016, 28(32):6835-6844.
[2] 黃晗, 許述財, 杜雯菁,等. 基於蝦螯結構的仿生薄壁管吸能特性分析及優化[J]. 北京理工大學學報, 2020, v.40;No.301(03):41-48.
[3] Garcia M , Edmiston C , Marinov R , et al. Bio-inspired color-polarization imager for real-time in situ imaging[J]. Optica, 2017.
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