天才的“建筑師”

小讀者們?cè)诤＿厯爝^貝殼嗎？那些五光十色、形態(tài)各異的貝殼，簡(jiǎn)直讓人愛不釋手。但大家知道嗎？貝殼不僅具有觀賞價(jià)值，還有很重要的科學(xué)價(jià)值。除了作為動(dòng)物的各種屬性，還因?yàn)樗鼈儽池?fù)的各式各樣的貝殼。這些“移動(dòng)的房子”，讓它們堪稱自然界的“建筑大師”。現(xiàn)在，我們就一起來探索一下貝殼“建筑”的秘密吧！

移動(dòng)的房子

我們都知道，貝殼不是空的，里面住著有生命的海貝、扇貝、蚌……這些小家伙看上去就是一團(tuán)軟軟的肉。因此，在生物學(xué)分類上，它們都是軟體動(dòng)物。正因?yàn)樗鼈兊纳眢w如此柔軟，為了保護(hù)自己和完成各種生命活動(dòng)，貝殼就需要把自己“裝進(jìn)”堅(jiān)硬的殼里。那么，這層殼又是哪里來的呢？這可不是天上掉下來的，而是軟體動(dòng)物通過自己身體的一種特殊功能，吸收水中的鈣離子，把它們進(jìn)行礦化，再經(jīng)過天長(zhǎng)日久，才在身上“長(zhǎng)”出來這樣一座安全的“房子”。 現(xiàn)在，貝類動(dòng)物就可以背著各式各樣的房子到處“旅行”啦。貝類動(dòng)物的房子不僅可以跟隨它們的主人移動(dòng)，同時(shí)也是柔軟肉體的鎧甲，起到抵御敵人進(jìn)攻的防護(hù)作用。

為什么小小的貝殼有如此巨大的作用呢？研究發(fā)現(xiàn)，這些貝殼的主要成分是碳酸鈣，有人可能要問了：粉筆的主要成分也是碳酸鈣，并沒有很堅(jiān)硬啊！為什么貝殼比粉筆堅(jiān)硬很多呢？這就涉及分子內(nèi)部的排列問題了。比如，我們熟悉的鉛筆筆芯和鉆石，同樣都是以碳元素為主的物質(zhì)，但鉆石比鉛筆筆芯要硬很多，就是因?yàn)槎叩姆肿优帕许樞虿煌?/p>

精巧絕倫的房子

貝類動(dòng)物的房子之所以這么堅(jiān)固，除了如此堅(jiān)硬的材料，還因?yàn)樗鼈兪莻ゴ蟮摹皵?shù)學(xué)家”，精通建筑的數(shù)學(xué)秘密。如果我們仔細(xì)觀察，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，多數(shù)貝殼的結(jié)構(gòu)是一個(gè)拱形，這種結(jié)構(gòu)抗壓性很強(qiáng)。再加上有些貝殼的表面很光滑，我們很難在上面找到一個(gè)用力的點(diǎn)。力氣剛用得大點(diǎn)兒，就被滑開啦！

當(dāng)然，這是最簡(jiǎn)單的原因。如果我們把貝殼從中間切割開，還會(huì)發(fā)現(xiàn)，在地球上出現(xiàn)了近5億年的貝類動(dòng)物，蘊(yùn)藏著許多令人驚嘆的奧秘——這些造型奇特的房子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)竟然如此復(fù)雜——幾近完美地遵循著數(shù)學(xué)法則生長(zhǎng)。因此，貝類動(dòng)物的房子不僅堅(jiān)固耐用，還十分美觀。如果我們將它們分門別類，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，它們大多會(huì)遵循以下幾條數(shù)學(xué)法則：

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因?yàn)樨悮さ膱?jiān)固和美觀，人們便萌發(fā)了用貝殼造房子的想法。在北方最高的島——山東青島靈山島上，有人用33 年時(shí)間，把100 萬枚貝殼貼在了1 500 平方米的建筑上，這座貝殼樓被譽(yù)為“世界第一貝殼樓”，還獲得了吉尼斯世界紀(jì)錄。

法則一：擴(kuò)張

通過不斷沉積碳酸鈣等物質(zhì)，貝類動(dòng)物可以不斷制造出比先前略大的開口。在這個(gè)過程中，最初的圓形開口變成了圓錐體。為什么要變成圓錐體呢？這就要考慮“經(jīng)濟(jì)”原因了。有人可能知道，等底等高的圓錐體的體積是圓柱體的1/3，這就可以減少碳酸鈣的沉積，畢竟沉積碳酸鈣也需要耗費(fèi)能量，而且這個(gè)過程又比較漫長(zhǎng)?？磥恚愵悇?dòng)物還懂得節(jié)能環(huán)保的道理呢！

法則二：旋轉(zhuǎn)

通過在殼口一側(cè)沉積較多的物質(zhì)，貝類動(dòng)物就能在最初的殼口基礎(chǔ)上，完全旋轉(zhuǎn)一周，得到一個(gè)像圓環(huán)體的貝殼。通過旋轉(zhuǎn)，貝殼不僅可以慢慢向外擴(kuò)張長(zhǎng)大，還可以增加貝殼的受力強(qiáng)度。因?yàn)樨悮み@樣一圈一圈地長(zhǎng)大，會(huì)在貝殼表面形成很多棱狀凸起，這些凸起與貝殼的生長(zhǎng)方向平行，可以讓貝殼在比較輕薄的情況下，保持較高的受力強(qiáng)度。

法則三：扭轉(zhuǎn)

貝類動(dòng)物會(huì)使其殼口的沉積位發(fā)生旋轉(zhuǎn)。通過前面提到的擴(kuò)張和旋轉(zhuǎn)，能得到平面螺旋貝殼，如果再加上扭轉(zhuǎn)，貝殼的形狀就會(huì)變成數(shù)學(xué)上所描述的一種非平面螺旋體。這樣說可能比較抽象，如果我們看一下廣州塔就知道了。廣州塔又被稱為“小蠻腰”，就是因?yàn)樗?dú)特的造型。而廣州塔這個(gè)造型正是源于數(shù)學(xué)中的黃金螺線，也就是所有的線都圍繞某個(gè)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，因?yàn)閰?shù)不同，就產(chǎn)生了不同形狀的螺旋線。正因?yàn)槿绱?，才有了我們今天看到的廣州塔。

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貝類動(dòng)物這么善于“蓋房子”，自然引起了建筑學(xué)家的注意。很多建筑師、設(shè)計(jì)師都參考過貝殼的結(jié)構(gòu)，來設(shè)計(jì)各種各樣的建筑物。其中，比較知名的有澳大利亞的悉尼歌劇院，從遠(yuǎn)處看去，它就好像一堆在海邊閃閃發(fā)光的貝殼。還有我們國家的珠海大劇院，從外形看，完全就是一大一小的貝殼形狀，因此得名“日月貝”。

（責(zé)任編輯：杜娟 排版：安安）