鲨鱼鼻腔齿状鳞片形态对水流动力学的调控机制及嗅觉功能启示

来自太平洋地区的研究人员针对鲨鱼鼻腔齿状鳞片（dermal denticles）的流体力学功能展开研究。通过显微CT扫描和粒子图像测速技术（PIV），团队首次发现太平洋棘狗鲨（Squalus suckleyi）入水孔区域的鳞片存在180°旋转的独特形态，可形成逆向涡流并维持层流进入嗅觉腔。该成果为仿生流体器件设计提供了新思路，同时挑战了传统对鳞片取向功能的认知。

　　

鲨鱼皮肤上覆盖的齿状鳞片（dermal denticles）在调控水流方面具有关键作用。以往研究多集中于快速游动物种的侧腹部鳞片，而一个被忽视的重要区域是鲨鱼的鼻孔（nares）——这里持续的水流对嗅觉至关重要。研究人员以东太平洋底栖物种太平洋棘狗鲨（Squalus suckleyi）为对象，通过显微计算机断层扫描（micro-CT）三维重建其鼻孔区域，首次量化了入水孔周围鳞片的形态特征：包括长度、宽度、长宽比、脊线数量和相对于前后轴的旋转角度。

研究发现入水孔处存在两种主要鳞片形态：带脊状突起的细长型和平滑的圆顶型。更惊人的是，在颅骨区域进入入水孔的鳞片呈现近180°的旋转。通过3D打印模型结合粒子图像测速技术（particle image velocimetry, PIV），团队观察到这种特殊排列不仅产生层流进入嗅觉腔，还形成了反向循环涡流。基于此现象提出两个假说：旋转鳞片可能通过涡流增强气味分子捕获效率，或起到机械保护作用。

该研究揭示了鲨鱼鳞片形态的惊人多样性，特别是其在流体力学中的非传统功能。鼻孔区域鳞片的特殊取向机制，为开发新型仿生流体控制装置提供了灵感，同时颠覆了学界对鳞片仅用于减阻的固有认知。未来需要加强对鲨鱼体表其他功能区域的系统性研究，这些"未知的疆域"或许隐藏着更多流体调控的奥秘。