Калинка Супер адхезия благодарение на гениален микс - сложен микс от материали позволява пълничък
Сложна комбинация от материали позволява на пълничките бръмбари дори да се разхождат по стените
Калинката не е точно една от леките тежести сред насекомите. Независимо от това, доста наедрялото животно може да изтече от почти вертикални стени. Германските изследователи сега са изяснили защо: Адхезивните четина на крака на бръмбара са толкова гениално проектирани, че са достатъчно гъвкави, за да се придържат, но в същото време достатъчно твърди, за да задържат тежестта на бръмбара. Съчетанието от материали, което прави това възможно, е толкова сложно, че все още не можем да го пресъздадем изкуствено, както докладват изследователите в списание "Nature Communications".
Бягане по стените или ходене с главата надолу по повърхности - не само домашни мухи и комари могат да направят това, но и много други насекоми. Калинките също са част от нея: адхезивната сила на краката им е поне достатъчно голяма, за да повдигне доста наедрялото им тяло с растителни стъбла и дограма. С помощта на кои структури успяват в това обаче, преди това не беше известно. Ян Михелс и колегите му от Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) вече са използвали специални техники за микроскопия, конфокална лазерна сканираща микроскопия и атомно-силова микроскопия, за да разгледат по-отблизо краката на калинките.
Твърде гъвкавата също не е добра
„За да може насекомо да се придържа към повърхностите, адхезивните структури на краката и пръстите му трябва да имат възможно най-голямата контактна площ със земята“, обясняват изследователите. Както е известно например от гекона или домашната муха, краката на такива алпинисти обикновено са покрити с безброй фини, разклонени косми. Има обаче дилема: от една страна, тези косми трябва да бъдат възможно най-меки и гъвкави, за да могат да се придържат към повърхността. От друга страна обаче твърде гъвкавите лепилни четина губят стабилността си и се изплъзват. В частност калинката, с теглото си, което не е без значение за насекомо, трябва да намери правилния баланс тук.
Закръгленото насекомо е решило този проблем по гениален начин, както сега показват проучванията на Майкълс и неговите колеги: Както се очаква, всеки крак на бръмбар е снабден с много малки косми, които му позволяват да се придържа към повърхностите. Но сега идва акцентът: "Нашите резултати от теста показват, че различните части на тази коса имат различен състав и свойства на материала", съобщава Michels.
Докато корените на косата са относително твърди и твърди, материалът в краищата на косата е доста мек и еластичен.
Твърд отгоре и мек отдолу
Тази разлика се забелязва, наред с други неща, във факта, че корените и върховете съдържат различни количества протеинова смола. Този протеин се среща при насекоми на много места, където се изисква гъвкавост. Например в крилата, в ставите на краката, а също и в залепващата коса на калинки. С тях има повече от това в съветите и това ги прави особено гъвкави. Учените подозират, че върховете на косата могат да се адаптират по-добре към съществуващите подутини и това води до по-добро сцепление на бръмбарите с грапави повърхности.
С тази гениална техника на комбиниране, калинката избягва проблема със стабилността - и може безопасно да се катери по почти вертикални стени. За изследователи като Михелс или неговия колега Станислав Горб такива открития са нещо повече от основно проучване: те специално търсят вдъхновение в природата, за да произвеждат нови материали или да подобряват съществуващите. Материалният състав на самозалепващата се коса на калинките е толкова сложен, че понастоящем няма материал, с който би било възможно изкуственото им пресъздаване. „В този случай природата е, така да се каже, калинка пред нас“, заключава Майкелс, надявайки се на науката за материалите, която „сега е своя ред“. (Nature Communications, 2013; doi: 10.1038/ncomms2576)
(Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, 14.08.2013 - NPO)