为什么大部分动物骨骼的横截面呈中空环状构造

骨头剖面图

大约５亿年前，地球上出现了最早的脊椎动物，它们在体内形成了内骨骼，用于运动、支撑和保护身体。你注意过它们的骨骼是中空的吗？ 大多数动物的骨骼都是中空的，且重量较轻，这是因为骨骼平时最多受到的力是受弯和受压。在弯曲时，最大弯曲应力在边缘，中心部分几乎不受力，这就是动物腿骨都是空心的道理。受到压力时，应力也沿着边缘分散开来。同样的道理，细细的麦秆能够支持比它重得多的麦穗。植物中的这些支撑部分叫作机械组织。有些品种的麦子和稻子有倒伏现象，说明它们茎中的机械组织还不够发达，要通过控制水分和施肥来增强。还有许多植物的茎也是中空的，譬如竹子、芦苇、芹菜以及许多杂草。

大自然启发人们制成圆形的管材。钢管相比同样多的材料做成的钢棒能承受几乎一样大小的弯折和压力。圆形的空心管不但抗弯曲、抗压力能力强，而且空心管省材料、重量轻，中间还可以输送气体和液体。

石桥设计成拱形也是为了让它最大限度地承受压力。拱形结构可以把压力传递到桥两边的支撑座上，拱形正好是桥的压力曲线。中国黄土高原的窑洞，以及多数地下隧道的拱形顶，也是利用这个原理建的。拱桥和窑洞边上的支撑都很厚实，就是为了接受传递过来的压力。

竹节解剖面