Дяволският железен бръмбар има най-здравата черупка в природата
Дяволският стоманен бръмбар, като се изключи че има едно от най-страхотните имена в животинското царство, може да се похвали с един от най-здравите екзоскелети в природата. Екип от учени най-сетне разбра тайната зад неговата извънредно издръжлива ризница и по какъв начин тези бъмбари могат да устоят даже газене от кола.
Ново проучване, оповестено в Nature, демонстрира, че бръмбарът (Phloeodes diabolicus) има в действителност забележителни облекла – екзоскелетът му е изключително здрав, само че когато налягането безусловно стане прекомерно огромно, черупката получават еластично качество, което я кара да се разтяга до известна степен, а не да се счупи като черупката на орех.
Учените, които вършат това изобретение – екип от университета Пърдю и Калифорнийския университет – споделят, че неповторимата тактика, употребена от дяволския стоманен бръмбар, може да въодушеви основаването на новаторски материали и съставни елементи, способни да разсейват силата, с цел да предотвратят счупвания. Дейвид Кисайлус, професор по материалознание и инженерство, управлява новото проучване.
Самият бръмбар обича да се крие под камъни и зад кората на дърветата. Той не може да лети и по тази причина има две забавни защитни тактики, с цел да се предпазят от хищници като птици, гризачи и гущери. В допълнение към това да се прави на мъртъв (класическа и ефикасна тактика сама по себе си), тези сходни на танкове буболечки са оборудвани с една от най-здравите черупки, познати на науката. Тя е толкоз мощна, че те могат да оцелеят, прегазени от кола. По-практично, тази черупка пази вътрешните им органи, когато, да речем, ги кълват птици.
Експериментите демонстрират, че дяволските стоманени бръмбари могат да устоят на мощ от 150 нютона, което е 39 000 пъти телесното им тегло. Ако би трябвало да съпоставим това с хората (не е превъзходен образец като се имат поради извънредно другите мащаби, само че пък е забавно), това ще значи, че един 90-килограмов човек може да издържи натиск от 3 милиона кг. Една автомобилна гума може да им нанесе напън от 100 нютона, което изяснява по какъв начин тези бръмбари могат да оцелеят при сгазване. Изследователите споделят, че други типове бръмбари не могат да се оправят даже с половината от тази мощ.
Майски бръмбар с разперени чифт елитри и чифт летателни крила
Физическият разбор на екзоскелета с микроскопи и скенери демонстрира, че ключът към тази издръжливост се крие в елитрите (чифт хитинизирани, твърди крила). При летящите бръмбари елитрите служат като защитни калъфи за крилата (при калинките те са алените и черни с точки, които се отварят, когато калинката ще излита). При дяволския стоманен бръмбар обаче двете му елитри имат друга цел – да пазят вътрешните му органи, а не крилата. Така те стават доста по-твърди от елитрите при други бръмбари.
Тази черупка обезпечава две равнища на отбрана, съгласно новите проучвания.
Външният пласт предотвратява несъразмерното придвижване, запазвайки непокътната структурата на екзоскелета. Този външен пласт съдържа повече протеини от нормално – с към 10% повече спрямо други елементи на тялото на бръмбара – което прибавя спомагателна мощ. В същото време медиалният тегел – линията, която разделя двете елитри по дължината на корема на бръмбара – включва съединителни остриета, които могат да се оприличат на парчета от пъзел. Тези остриета се захващат плътно, предотвратявайки всяко придвижване и запазвайки непокътната структурата на целия екзоскелет.
Но aко натискът започне да става прекомерно натоварен, черупката би трябвало да поддаде малко, с цел да не би бръмбарът да се счупи. В този случай блокиращите конци минават през развой, наименуван разслояване, или слоесто разтрошаване, при което свързващите структури постепенно се отдръпват една от друга, позволявайки разсейването на силата и еластична дисторция. Тази настройка ще се срине изцяло, в случай че силите са към този момент прекомерно рискови, само че процесът на строшаване се случва по-бавно и по-нежно, в сравнение с като чупим орех. В един действителен сюжет това дава още в допълнение време до цялостно строшаване, което за бръмбара може да значи, че има към момента късмет да се избави.
„ Когато скъсате парче пъзел, очаквате мъжкото да се раздели на врата, най-тънката част “, обясни Кисайлус в изказване. „ Но ние не виждаме подобен тип разделяне при този тип бръмбари. Вместо това има разслояване, което обезпечава по-постепенно скъсване на структурата. “
За да завоюва още повече време бръмбарът, остриетата имат бодливо покритие, което работи като шкурка, осигурявайки известна, само че не прекомерно огромна резистентност по време на превъртане.
Чрез компютърни симулации и 3D принтирани модели на тези структури, откривателите съумяват да възпроизведат тези защитни резултати, в допълнение засилвайки техните догатки. Те също по този начин построяват закопчалка въз основа на същата тактика и тя се оказва също толкоз добра, колкото стандартните инженерни крепежни детайли, в случай че не и по-добра.
