這樣的尾部結(jié)構(gòu)能幫助海馬更好地抵抗外界的擠壓和扭曲，并提高海馬尾巴的抓握能力。

4個一組的L型骨板環(huán)繞成方形的尾部形態(tài)，保護(hù)著中間的脊椎。跟圓形的比起來，這樣方形截面的尾巴有什么特別？在《科學(xué)》（Science）雜志上，美國克萊門森大學(xué)的邁克爾·波特（Michael M. Porter）及其團(tuán)隊(duì)破解了其中奧秘。

在整個動物界中，只有海馬、海龍等極少數(shù)類群演化出了方形的尾巴。而研究發(fā)現(xiàn)，這樣的尾部結(jié)構(gòu)能幫助海馬更好地抵抗外界的擠壓和扭曲，并提高海馬尾巴的抓握能力。

首先，對海馬尾部的彎曲能力及骨板結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。構(gòu)成海馬尾巴的骨板越靠近尾側(cè)越小，使海馬可以把它的尾巴平滑地彎曲成一個對數(shù)螺線，在近尾尖處達(dá)到最大的曲率。經(jīng)過測量，發(fā)現(xiàn)海馬的尾巴末端能向腹側(cè)彎曲多達(dá)850°，而向背側(cè)及兩側(cè)的彎曲程度也分別可達(dá)290°和570°。海馬每片骨板的大小、傾斜角度及彼此交疊程度都能影響它彎曲的能力。

根據(jù)海馬尾巴骨板的細(xì)節(jié)，3D打印出了海馬的方尾巴模型，并同時也虛擬地構(gòu)建了相應(yīng)的圓尾模型加以對比。3D打印使我們得以模仿自然界中存在的奇妙設(shè)計，也同時可以構(gòu)建自然界尚未發(fā)現(xiàn)的全新模型，我們可以把這些模型互相比較，來為工程設(shè)計提供靈感，也對生物的一些演化歷程給出解釋。

經(jīng)過3D打印模型的對比，海馬的方尾結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出更好的抗壓能力：在面對外界的沖擊時，骨板能發(fā)生側(cè)滑，從而吸收沖擊力，更好地保護(hù)脊椎。在極限情況下，海馬的方型骨板可以變形多達(dá)接近50%而不對脊柱造成永久傷害。

在彎曲能力方面，方尾模型和圓尾模型相差不大，不過由于方尾模型提供了更大的橫截面周長，從而擴(kuò)大了與外界的接觸面積，使得海馬的尾巴在彎曲抓握時呈現(xiàn)出比圓尾更強(qiáng)的抓握能力。此外，圓尾模型的最大扭曲角度可達(dá)30°，而方尾模型只有約15°，這樣相對較窄的扭曲范圍也可以更好地保護(hù)海馬抵抗外界扭曲力的傷害。

方形的尾巴是海蛾魚科和海龍科的祖先的形態(tài)特點(diǎn)。這些魚全身被骨骼裝甲覆蓋，可謂剛硬無匹。它們其中只有一些種類具備抓握能力，另一些則不具備。因?yàn)榉叫谓Y(jié)構(gòu)的抗壓能力更強(qiáng)，這樣的結(jié)構(gòu)更可能是適應(yīng)護(hù)甲功能的性狀，而非為了增加抓握能力。然而，結(jié)果顯示方形的尾巴在抓握方面也有其力學(xué)優(yōu)勢，可以想象，這些魚類的剛性骨板也可能向更靈巧的方向演化，額外形成了抓握功能。

當(dāng)我們需要兼顧防御和抓握功能時，這種方形橫截面的結(jié)構(gòu)是更優(yōu)越的設(shè)計?？茖W(xué)家認(rèn)為，這項(xiàng)研究將有助于機(jī)器人科技領(lǐng)域的革新。海馬的這一結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用到機(jī)械臂的設(shè)計當(dāng)中，這在工業(yè)、軍事、醫(yī)藥領(lǐng)域都可能相當(dāng)有用。在觸手類或是蛇形機(jī)器人的設(shè)計中，這樣的骨板結(jié)構(gòu)既比傳統(tǒng)的硬質(zhì)結(jié)構(gòu)更輕更靈活，也比軟質(zhì)結(jié)構(gòu)更能抵抗壓力。此外，在石油和天然氣的勘探采集、軍事工業(yè)中的人體護(hù)甲設(shè)計、醫(yī)療中的假肢、支架等設(shè)計上，海馬的方尾巴也能為研發(fā)人員提供很有價值的參考。