貓科動物的爪子如何伸縮自如的呢???
大部分的貓科動物的爪子都能完全伸縮,討論其爪子的伸縮機制,先從掌部的外觀構造介紹起。
圖一為貓前掌外部構造,包含七個肉墊:其中五個為腳趾上的肉墊(digital pads),指上有爪子構造;一個為足底的肉墊(plantar pad),用以支持貓的腿部構造,保護支撐體重的腿骨;另一個則為腕部的肉墊(wrist-pad)。
一般情況下,貓爪內縮以免於與地面接觸磨損,保持爪子銳利,也有助於無聲地走近獵物;而在狩獵、攀爬、進行揉捏動作,或是增加抓地力時,貓能自主性的伸展爪子。
能將爪子完全伸展與收縮,為大部分貓科動物一項特別的特徵。同樣擁有爪子的犬科,就沒有這樣的能力,這與他們的指節骨骼構造有關。
如圖二,骨骼構造由右向左分別為第一指節骨(proximal phalanx)、第二指節骨(middle phalanx)、第三指節骨(distal phalanx),爪子則由第三指節骨長出。
貓的第二指節骨(圖中紅色構造)有個凹陷,讓爪子有了可以收縮折回的空間;犬的第二指節骨則為直的,因此爪子只能維持伸展的狀態。
圖三更詳細的描繪了貓的指節構造。指部曲肌腱(digital flexor tendon)位於腳掌底部,牽引長有爪子的第三指節骨。爪子內縮的情形下,第三指節骨受到上方韌帶(elastic ligament)的牽引,與第二指節骨(middle phalanx)摺疊;若貓腿中的指部屈肌收縮,使肌腱拉緊,就會帶動第三指節骨,使爪子伸展出來。
在國家地理頻道介紹大型貓科動物的影片中,爪子伸出的情形可由模擬動畫看得更清楚。
圖四進一步描繪肉墊與骨骼的相對位置。腳趾肉墊位於第三與第二指節骨的關節處,當我們壓迫貓掌單一腳趾上的肉墊時,能造成第三指節骨旋轉,肌腱拉緊,使該指頭爪子伸出。此與貓自主伸出爪子的實際情形,較為相近。
全觀貓科動物腳掌構造如圖五所示,此次互動機構的設計目的,即為模擬貓科腳掌構造,顯示壓迫腳趾肉墊而造成爪子伸出的情形。
在我們設計的機構中,以獅掌大小作為原型,使用了類似翹翹板旋轉機構的原理,模擬整個獅掌向上,吾人可以按壓其腳趾肉墊的情形。當代表腳趾肉墊的按鈕被按下時,爪子往上旋轉伸出,並可由每個腳趾肉墊單獨控制該指指頭的伸縮機制。
在我們設計的機構中,以獅掌大小作為原型,使用了類似翹翹板旋轉機構的原理,模擬整個獅掌向上,吾人可以按壓其腳趾肉墊的情形。當代表腳趾肉墊的按鈕被按下時,爪子往上旋轉伸出,並可由每個腳趾肉墊單獨控制該指指頭的伸縮機制。