Войнствените скариди богомолки, уловени от дупките си, отдавна са популярни обекти за подводни фотографи – въпреки че повечето знаят, че рискуват да получат спукан купол, ако се приближат твърде близо.
Тези големи скариди притежават мощен удар, който могат да използват, за да убиват плячка или да защитават територия от съперници. Способен да строши черупка на мекотело или да счупи стъкло на аквариум, този удар има силата на куршум с калибър .22, твърдят учени от Северозападния университет в Илинойс.
Това, което искаха да разберат, беше как собствените деликатни нерви и тъкани на скаридите оцеляват на интензивните ударни вълни, създадени по време на процеса - и смятат, че вече имат отговора.
Ударът се нанася чрез двете подобни на чук "дактилови клубове" на скаридите. Оказва се, че те са покрити със слоести шарки, които, като блокират специфични вибрации, образуват щит.
Екипът вярва, че принципите, които работят тук, могат да бъдат приложени за разработване на синтетични материали за филтриране на звука или защита срещу наранявания, свързани с взрив.
Вълни под налягане и мехурчета
„По-голямата част от предишната работа се фокусира върху здравината и устойчивостта на пукнатини на [дактилната] тояга, разглеждайки структурата като закален ударен щит“, казва проф. Хорасио Д Еспиноса, експерт по био-вдъхновени материали в Northwestern и съавтор на току-що публикувано проучване in Наука.
„Открихме, че използва „фононни механизми“ – структури, които селективно филтрират стрес вълните. Това позволява на скаридите да запазят поразяващата си способност при множество удари и да предотвратят увреждане на меките тъкани.
Дактилните клубове съхраняват енергията си в подобни на пружини структури, задържани от подобни на резе сухожилия. Когато резето бъде освободено, съхранената енергия тласка тоягата напред с експлозивна сила.
„Когато скаридата богомолка удари, ударът генерира вълни на натиск върху нейната цел“, казва Еспиноса. „Също така създава мехурчета, които бързо се свиват, за да произведат ударни вълни в диапазона на мегахерца.
„Колапсът на тези мехурчета освобождава интензивни изблици на енергия, което пътуване през клуба на скаридите. Този вторичен ефект на ударна вълна, заедно с първоначалната сила на удара, прави удара на скаридата богомолка още по-опустошителен.
Екипът анализира микроструктурата на скаридата паунова богомолка (Odontodactylus scyllarusбронята на ) и идентифицира два различни региона в клуба.
Областта на удара, която нанася ударите, се състои от минерализирани влакна, подредени в подсилващ модел на рибена кост. Под това периодичната област е изградена от усукани, подобни на тирбушон снопове влакна, в които всеки слой е прогресивно завъртян спрямо своите съседи.
Решаваща роля
„Периодичната област играе решаваща роля в селективното филтриране на високочестотни срязващи вълни, които са особено вредни за биологичните тъкани“, казва Еспиноза. „Това ефективно предпазва скаридите от увреждащи вълни на стрес, причинени от директния удар и колапса на мехурчетата.“
Изследователите анализираха 2D симулации на поведението на вълните, но бъдещите изследвания вероятно ще се съсредоточат върху „по-сложни 3D симулации, за да уловят напълно как структурата на клуба взаимодейства с ударните вълни“, казва Еспиноса.
„Освен това, проектирането на водни експерименти с най-съвременна апаратура би ни позволило да проучим как функционират фононните свойства в потопени условия.“ Ръководено от Николас Алдерете от Northwestern, проучването беше подкрепено от Службата за научни изследвания на ВВС, Службата за военноморски изследвания и Националната научна фондация.
Също в Divernet: Raja Ampat Creature Feature Паун Mantis Shrimp, Същества от Големия бариерен риф Mantis Shrimp
