Mantis Sharimps împachetează un pumn puternic-iar oamenii de știință și-au dat seama în sfârșit cum această lovitură super-puternică nu elimină creveții înșiși în timp ce se dezlănțuie. Se pare că acești creveți au un „scut” special de absorbție a șocurilor care să-i ajute să supraviețuiască, în timp ce livrează lovituri de criză.
Pumnul unui creveți de mantis de păun (Odontodactylus scyllarus) este cea mai puternică grevă auto-alimente de către un animal. Ei folosesc pumnii asemănătoare cu ciocanul sau cluburile dactilice, pentru a spulbera cochilii lui Pray. Greva este atât de puternică încât poate chiar să rupă sticla de acvariu, oferind o forță comparabilă cu un glonț de calibru .22.
Dar, deoarece aceste greve cu impact mare generează multă forță, oamenii de știință au nedumerit modul în care criticii pot rezista la valurile de șoc intense generate de propriul atac.
Într -un nou studiu publicat pe 6 februarie în jurnal ŞtiinţăCercetătorii au examinat structura cluburilor creveților. Descoperirile lor au relevat faptul că microstructura acestor cluburi acționează ca amortizoare naturale pentru a limita daunele.
„Am descoperit că folosește mecanisme fononice-structuri care filtrează selectiv undele de stres”, coautor de studiu Horacio Dante Espinosaun profesor de inginerie mecanică și inginerie biomedicală la Universitatea Northwestern, a spus într -un declaraţie. „Acest lucru permite creveților să -și păstreze capacitatea de izbitor pe impacturi multiple și să prevină deteriorarea țesuturilor moi.”
Pumn puternic
Peacock Mantis Creveți folosesc un sistem complex de zăvoare și arcuri biologice în cluburile lor Dactyl pentru a dezlănțui un pumn cu o viteză de 75 de metri pe secundă (23 metri pe secundă), potrivit unui 2004 Studiu – de 50 de ori mai rapid decât clipirea unui ochi.
În timp ce această viteză imensă ajută la o lovitură puternică, creează și valuri de șoc periculoase.
„Greva este atât de rapidă încât creează bule de cavitație, care, la prăbușire, generează unde de șoc suplimentare, oferind efectiv un impact dublu”, a spus Espinosa.
Cercetări anterioare a teoretizat că microstructura cluburilor Dactyl ajută la protejarea creveților de aceste valuri de șoc.
În noul studiu, oamenii de știință au testat această teorie folosind tehnici avansate bazate pe laser pentru a analiza modul în care diferite lungimi de undă se deplasează prin cluburile Dactyl de creveți Mantis Peacock.
Rezultatele au dezvăluit două regiuni importante din aceste cluburi care îi ajută să supraviețuiască propriile greve: regiunea de impact și regiunea periodică.
Regiunea de impact este compusă dintr -un strat de fibre de chitină aranjate într -un model de herringbone care consolidează clubul împotriva fracturilor.
Sub acest strat se află regiunea periodică, făcută din aranjamente răsucite ale fibrelor de chitină stratificate. Acest tip de structură elicoidală este cunoscut sub numele de structură bouligand și se găsește în Cantari de pește şi Exoscheleturi de homar Pentru a oferi rezistență și rezistență la fractură.
Testele laser au măsurat viteza undelor de stres acustic prin ambele regiuni. Aceste unde au trecut prin regiunea de impact neschimbată, dar s-au deplasat la viteze diferite prin regiunea periodică-ceea ce sugerează că ultima regiune determină dispersarea undelor de înaltă frecvență pentru a reduce intensitatea.
Cercetătorii au descoperit, de asemenea, că regiunea periodică a filtrat unde de șoc de înaltă frecvență-ceea ce poate provoca daune semnificative țesuturilor, potrivit declarației.
Valurile de înaltă frecvență au fost probabil generate atunci când bulele de cavitație s-au prăbușit.
„Am conectat această frecvență ridicată la frecvența generată de prăbușirea cu bule în timpul evenimentului de impact”, a spus Epinosa.
Pachetele de fibre din regiunea periodică acționează ca un „scut fononic”, blocarea activă, redirecționarea și împrăștierea undelor și, în final, împiedicând orice unde de șoc dăunătoare să călătorească eficient prin strat. Acest lucru protejează țesuturile delicate ale creveților de mantis de valurile de șoc rezultate ale bulei de cavitație.
„Cercetarea a furnizat dovezi experimentale că structura Bouligand a clubului dactil al creveților Mantis funcționează ca un scut fononic, filtrarea selectivă a undelor de forfecare de înaltă frecvență generate în timpul impactului”, a spus Espinosa.
„Aceste caracteristici ajută la protejarea clubului de creveți Mantis împotriva daunelor prin atenuarea valurilor de stres de înaltă frecvență, ceea ce îl face o structură rezistentă la impact optimizată în mod natural”, a spus Epinosa.
Potrivit comunicatului de presă, acest studiu ar putea fi aplicat la dezvoltarea de materiale de filtrare sonoră pentru uneltele de protecție și să inspire noi abordări pentru a reduce leziunile legate de explozie în sporturile militare și cu impact mare.
Comentarii recente