大象不止使用肌肉，还用皮肤控制它们的鼻子

佐治亚理工学院的一项新研究表明，大象的肌肉并不是它伸展鼻子的唯一方式，它折叠的皮肤也起着重要的作用。肌肉和皮肤的结合使这种动物能够抓住脆弱的植被，撕裂树干。

这项与亚特兰大动物园合作的研究发现，大象的皮肤并不是均匀拉伸的。鼻子的顶部比底部更灵活，当一只够东西的大象距离目标10%以上时，这两部分开始分叉。当拉伸食物或物体时，躯干的背侧部分会进一步向前滑动。

这一发现可能会改善机器人技术，目前机器人技术通常以强大的力量或灵活性而闻名。与大象的鼻子不同，机器不能同时做到这两点。

该研究的作者以软机器人为例。它们充满液体的腔体允许灵活的运动，但在受力时很容易断裂。研究人员表示，对大象的研究结果表明，用类似皮肤的结构包裹柔软的机器人可以在保持灵活性的同时给予机器人保护和力量。

论文发表在美国国家科学院学报 (pNAS)，作者同样来自佐治亚理工学院的研究团队，去年夏天，我们研究了大象如何使用鼻子肌肉吸入食物和水．

“当人们伸展舌头时，舌头是一种充满肌肉的无骨组织，成分类似于大象的鼻子，它会均匀地伸展。这项研究的主要作者、佐治亚理工学院博士生Andrew Schulz说:“当我们挑战大象去拿食物时，我们也有同样的预期。”他和团队在亚特兰大动物园拍摄了两只非洲草原大象伸鼻子去拿麦麸块和苹果的画面。

“但当我们看着高速摄像机拍摄到的画面，绘制出后备箱的运动轨迹时，我们感到很惊讶。顶部和底部完全不一样，”Schulz说。

在看到视频后，Schulz拉伸了被解剖大象的组织，以更好地了解皮肤的弹性。这时他发现，折叠的皮肤顶部比皱褶的底部弹性高15%。同时，研究团队也意识到，他们在视频中看到的不仅仅是肌肉运动。他们也在追踪一层厚厚的皮肤。

“柔软的皮肤褶皱是大象的创新，”Schulz的顾问、伍德拉夫学院和生物科学学院的教授戴维·胡(David Hu)说。“它们保护了背部，让大象更容易向下伸手，这是捡东西时最常见的抓握方式。”

佐治亚理工学院的研究还发现，大象的鼻子与自然界中发现的其他无骨、充满肌肉的附属物有另一种不同之处，比如乌贼和章鱼的触手。大象不是均匀地伸展，而是像雨伞一样伸缩着它的鼻子，逐渐呈波浪状拉长。

大象首先延伸包括鼻子尖端的部分，然后延伸相邻的部分，以此类推，逐渐延伸回身体。

“大象和人一样:它们很懒，”他说。“躯干末端的部分是1升的肌肉。离嘴最近的部分有11-15升肌肉。大象会首先拉伸鼻子的末端，然后是相邻的部分，因为它们更容易移动。如果大象不需要非常努力地去够什么东西，它就不会。”

Schulz说，在学习大象躯干解剖时，他不得不依赖于1908年的一张图，因为在上个世纪，科学家和工程师们没有对大象的生物力学做太多研究。他对大象的好奇部分是基于帮助它们;他认为，更好地了解这些动物将有助于更好地保护它们。作为一名机械工程师，Schulz也看到了机器人技术的应用。

“以生物为灵感设计的软机器人总是基于肌肉运动。如果它们被一层保护性的皮肤包裹起来，就像大象充满肌肉的鼻子一样，机器可以施加更大的力，”他说。“去年我们了解到，躯干是一种多用途的肌肉液压调节器。现在我们知道皮肤是它的另一种工具。”

Skin wrinkles and folds enable asymmetric stretch in the elephant trunk