Bojevljive kozice bogomolke, ulovljene iz svojih lukenj, so že dolgo priljubljene teme za podvodne fotografe – čeprav večina ve, da tvegajo počeno kupolo, če se preveč približajo.
Te velike kozice imajo močan udarec, ki ga lahko uporabijo za ubijanje plena ali obrambo ozemlja pred tekmeci. Ta udarec lahko razbije lupino mehkužca ali razbije akvarijsko steklo in ima moč krogle kalibra .22, pravijo znanstveniki z univerze Northwestern v Illinoisu.
Želeli so ugotoviti, kako lastni občutljivi živci in tkiva kozic preživijo intenzivne udarne valove, ki nastanejo med procesom – in menijo, da imajo zdaj odgovor.
Udarec poteka prek dveh kladivom podobnih »daktilnih palic« kozice. Izkazalo se je, da so ti pokriti s slojevitimi vzorci, ki z blokiranjem specifičnih vibracij tvorijo ščit.
Ekipa verjame, da bi načela, ki delujejo tukaj, lahko uporabili za razvoj sintetičnih materialov za filtriranje zvoka ali zaščito pred poškodbami, povezanimi z eksplozijo.
Tlačni valovi in mehurčki
»Večina predhodnega dela je bila osredotočena na žilavost in odpornost proti razpokam [daktilnega] palice, pri čemer je bila struktura obravnavana kot utrjen udarni ščit,« pravi prof. Horacio D Espinosa, strokovnjak za biološke materiale pri Northwestern in soavtor knjige pravkar objavljena študija in Znanost.
»Ugotovili smo, da uporablja 'fononske mehanizme' – strukture, ki selektivno filtrirajo stresne valove. To kozici omogoča, da ohrani svojo udarno sposobnost pri večkratnih udarcih in prepreči poškodbe mehkega tkiva.”
Daktilni kiti shranjujejo svojo energijo v vzmetnih strukturah, ki jih zadržujejo zapahu podobne kite. Ko se zapah sprosti, shranjena energija požene palico naprej z eksplozivno silo.
»Ko bogomoljka udari, udarec ustvari tlačne valove na njen cilj,« pravi Espinosa. »Ustvarja tudi mehurčke, ki se hitro sesedejo in proizvajajo udarne valove v območju megahercev.
»Kolaps teh mehurčkov sprošča intenzivne izbruhe energije, ki potovanja skozi klub kozic. Zaradi tega sekundarnega učinka udarnega vala, skupaj z začetno silo udarca, je udarec bogomolke še bolj uničujoč.«
Ekipa je analizirala mikrostrukturo kozic pavje bogomoljke (Odontodactylus scyllarusoklep ) in identificiral dve različni regiji znotraj kluba.
Območje udarca, ki zadaje udarce, je sestavljeno iz mineraliziranih vlaken, razporejenih v ojačevalnem vzorcu ribje kosti. Pod tem je periodično območje sestavljeno iz zvitih snopov vlaken, podobnih zamašku, v katerih je vsaka plast postopoma zasukana glede na svoje sosede.
Odločilna vloga
"Periodična regija igra ključno vlogo pri selektivnem filtriranju visokofrekvenčnih strižnih valov, ki so še posebej škodljivi za biološka tkiva," pravi Espinosa. "To učinkovito ščiti kozico pred škodljivimi stresnimi valovi, ki jih povzroči neposredni udarec in sesedanje mehurčkov."
Raziskovalci so analizirali 2D simulacije obnašanja valov, vendar se bodo prihodnje raziskave verjetno osredotočile na "kompleksnejše 3D simulacije, da bi v celoti zajeli, kako struktura kluba vpliva na udarne valove," pravi Espinosa.
"Poleg tega bi nam načrtovanje vodnih poskusov z najsodobnejšimi instrumenti omogočilo, da raziščemo, kako fononske lastnosti delujejo v potopljenih pogojih." Študijo, ki jo vodi Nicolas Alderete iz Northwesterna, so podprli Urad za znanstvene raziskave letalskih sil, Urad za pomorske raziskave in Nacionalna znanstvena fundacija.
Tudi na Divernetu: Raja Ampat Creature Feature Peacock Mantis Shrimp, Živali z Velikega koralnega grebena Mantis Shrimp
