為什么動物用鈣作為骨骼材料 而不是其它金屬 或者碳纖維材料

鈣本身屬性不錯、容易被生物利用。在電影《X戰(zhàn)警》中，金剛狼的全身骨骼被換成了艾德曼合金，憑借這一套金屬骨骼，金剛狼所向披靡，很多人可能因此幻想過如果自己也擁有一副這樣的合金骨骼該多好。

一、在自然界中，動物有兩種普遍的骨骼形式

要么是像許多節(jié)肢動物那樣擁有堅硬的外骨骼，這種情況下骨骼成分主要是碳酸鈣；要么是像人類，以及其它脊椎動物那樣擁有內(nèi)骨骼，這種情況下骨骼的主要成分是磷酸鈣，或者準(zhǔn)確地說是羥基磷灰石。

二、動物在進(jìn)化的時候選擇鈣

無論動物用哪種骨骼形式生存，它主要應(yīng)用到的材料就是鈣。在地殼中鈣的含量并不是最多的金屬元素，鐵和鋁的含量都比它多，同時鈣也不是人體唯一應(yīng)用的金屬材料——我們的身體充滿各種金屬。但是，動物就是偏偏選擇了鈣作為防御和支撐結(jié)構(gòu)的材料，是不是很有意思。

三、為什么不是更堅固的材料

很多人可能都認(rèn)為我們的骨骼很脆弱，所以希望打造一個鋼鐵骨骼，金剛狼的創(chuàng)作者估計也是這么認(rèn)為吧。其實，鈣化合物作為骨骼可以是非常強(qiáng)大的，羥基磷灰石的抗拉強(qiáng)度為150MPa，破壞應(yīng)變?yōu)?%，斷裂韌性為4MPa(m)。如果羥基磷灰石像鋼鐵一樣致密，那么它會比鋼鐵堅固很多，有人測算過，人骨的強(qiáng)度至少是鋼鐵的五倍。

之所以骨骼會被鋼鐵擊碎，其實原因就在于骨骼并不是完全致密的，它是由管狀、中空的結(jié)構(gòu)組成。這種結(jié)構(gòu)可以更好地承受壓力，同時保持更輕的重量，事實上我們的骨骼只占我們體重的六分之一左右，這樣運行起來比較節(jié)能。

四、為什么不選擇其它金屬

其中鈦合金就可以做到在和骨骼一樣重量和體積的情況下，卻比骨骼擁有更好的參數(shù)。比如鈦合金的應(yīng)力要比同等重量的骨頭高1.3倍，強(qiáng)度是骨頭的5倍。最重要的是鈦合金的抗拉強(qiáng)度達(dá)到500MPa，如果我們有一個鈦合金骨架的話，我們可以承受更重更大的身體，估計也基本不需要細(xì)胞去修復(fù)骨骼。

另外，現(xiàn)在碳纖維材料被普遍運用在假肢等領(lǐng)域，幫助人類和其它動物重塑身體，而且已經(jīng)被證明，它可以給人類帶來比現(xiàn)有骨骼更好的效果。

五、實際原因

地球生物選擇鈣而不是其他金屬作為骨骼，除鈣本身屬性不錯之外，最大的助攻是地球本身，鈣是地殼中第五豐富的元素，而且非常容易被生物利用。

所以，如果別的星球本身的材料和地球有很大的不同，那么生物有其它選擇是完全有可能的。因為地球上的生物在長時間的進(jìn)化過程中與地球本身的化學(xué)元素相互適應(yīng)，才選擇了鈣作為骨骼的構(gòu)建材料。