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抛开错综复杂的由玻璃纤维编织成的外部结构,“维纳斯的花篮”海绵出名的原因在于经常存在于其内部的现象:一对正在繁殖的虾被困在海绵熔岩灯状的身体里,并在此继续共生。因为这一浪漫的生物学现象,日本人会把这种深海海绵当作结婚礼物来赠送。这同样也让工程师充满好奇:水是如何穿过海绵,让体内的“俘虏”维持生存的?
研究团队推测,海绵身体上的脊和孔洞结构的分布引人注目,它们或许改变了流入和流经身体的水流。但想要通过一个水下实验明确每个结构特性的作用,在逻辑上是不可行的。于是,研究团队另辟蹊径,在意大利的一台超级计算机上进行了一系列模拟,这些模型历经了超过10年的开发过程。位于罗马的意大利技术研究院(IstitutoItalianodiTecnologia)的高级研究主管绍罗·苏奇(SauroSucci,这项研究的共同作者之一)表示:“这代表了目前模拟的最高水平,而且基本无法通过实验完成。”相关研究发表在《自然》杂志上。
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研究人员根据真实海绵的测量数据构建了一个虚拟的三维模型。他们模拟了数十亿个粒子,分别在有脊和孔洞结构,以及没有这两种结构存在的情况下穿过模型的情形。他们发现,海绵的多孔晶格状结构减小了水流的阻力,而脊的结构缓和了水流的冲力,并在海绵内部产生了微小的涡旋。涡旋的存在让海绵的卵子和精子更容易混合,同时也让海绵自己和困在海绵中的虾能以更高的效率摄食。
意大利罗马第二大学的贾科莫·法尔库奇(Gia
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