Земля

Неймовірну силу удару ротоногих раків пояснили керамічними пружинами

Клішні раків-богомолів завдають удару, сила якого порівнянна з ударом кулі за рахунок елегантної сідлоподібної структури суглоба, що накопичує енергію в «керамічну пружину».

Морські раки-богомоли відомі як власники фантастично складного «тринокулярного» зорового апарату. Він включає гіллясті фасеточні очі і від 12 до 16 типів світлочутливих рецепторів, здатний підлаштовуватися до спектру середовища, розрізняти міріади кольорів від інфрачервоного до ультрафіолету плюс різні форми поляризації світла. Зір цих ротоногих настільки чудовий, що окреме пояснення потрібно навіть того, навіщо їм взагалі потрібна така складність.

Але здивування викликають і їх бійцівські здібності. Клішні деяких раків-богомолов, як задні кінцівки коника, здатні накопичувати пружну енергію і вивільняти її з вибуховою швидкістю, прискорюючись до 23 м/с. Такий удар легко завдасть каліцтва і людині: його енергія порівнянна з енергією кулі 22-го калібру. Вчені лише тепер зрозуміли, як невеликі клешні ротоногих здатні накопичити достатньо потужності. Про це сінгапурські дослідники повідомляють в статті, опублікованій в журналі iScience.

«Бойові» клішні ротоногого діють на штиб пружини. Робота потужних м’язів, прикріплених до міцної, але пружною сідлоподібної структури суглоба, заставляє її деформуватися, накопичуючи енергію. Пристрій і біомеханіку удару досліджували Алі Майсерез (Ali Miserez) і його колеги з Наньянського технологічного університету. Автори зазначили, що сідлоподібна форма суглоба забезпечує рівномірний розподіл навантаження майже по всій площі, без будь-яких «слабких місць».

Невероятную силу удара ротоногих раков объяснили керамическими пружинами

Але головним секретом ротоногих виявилася двошарова структура суглобового «сідла»: пружний шар біополімерів у ньому поєднується з шаром високомінералізованої тканини. Така мінералізована кераміка не найбільш очевидний матеріал для пружини. Проте вчені з’ясували, що при деформації сідло згинається так, що його верхній «керамічний» шар стискається, а нижній, еластичний розтягується. Кераміка досить крихка при розтягуванні або на вигині, але до стиснення стійка, а внаслідок своєї міцної кристалічної решітки здатна накопичувати виключну кількість енергії. Другий полімерний шар легко деформується і забезпечує цілісність всієї структури.

На відміну від зорового апарату ротоногих, біомеханіку їх клешнею можна відтворити на сучасному рівні розвитку технологій. Ймовірно, вже незабаром ми побачимо такі сідлоподібні двошарові механізми і у роботів — мініатюрних, але не менш бойовитих, ніж самі раки-богомоли.

Кнопка «Наверх»