Скаридите богомолки са пъстри същества с невероятно силен удар – сравним с куршум 22-ри калибър. Този удар е достатъчно силен, за да разбие черупки и дори стъкло. За щастие скаридите богомолки остават защитени от силата на собствените си удари благодарение на ударопоглъщащата си броня.
Изследователи от Северозападния университет най-накрая успяват да разгадаят тайната на удара на скаридите богомолки, разкривайки сложен защитен механизъм, който филтрира вредните звукови вълни.
„Скаридата богомолка е известна с невероятно силния си удар, който може да счупи черупки на мекотели и дори да счупи аквариумно стъкло“, казва Орасио Д. Еспиноса, съавтор на изследването.
Чукоподобни тояги
Скаридите богомолки живеят в плитки тропически води. Тези морски същества са въоръжени с подобни на чукове тояги, наречени дактили или юмруци.
Тези бухалки съхраняват невероятна енергия в подобни на пружини структури, които се държат от ключалки. Освобождаването на ключалките освобождава натрупаната енергия и задвижва бухалката напред с експлозивна сила.
С един-единствен удар скаридата богомолка може да убие плячка или да защити територия си. Този мощен удар създава зона с ниско налягане, която образува мехурчета във водата. Мехурчетата бързо се свиват и предизвикват вторична ударна вълна с мегахерцов обхват. Това е удар с двойна сила.
„Когато скаридата богомолка нанесе удар, той създава вълни на налягане върху целта“, казва Еспиноса.
„Освен това се създават мехурчета, които бързо се разпадат и предизвикват ударни вълни в мегахерцовия диапазон. При колапса на тези мехурчета се освобождават интензивни енергийни взривове, които преминават през „тоягата“ на скаридата. Този вторичен ефект на ударната вълна, заедно с първоначалната сила на удара, прави удара на скаридата богомолка още по-опустошителен“, обяснява авторът.
Но този мощен удар представлява заплаха и за самата скарида. Как тя избягва да повреди собствените си деликатни тъкани? Интересно е, че звуковата защита идва от уникалната структура на дактиловата палка.
Тя има слоести структури, които филтрират звука, действайки като щит срещу ударните вълни, които създава с ударите си.
„Установихме, че скаридата богомолка използва фононични механизми – структури, които селективно филтрират стресовите вълни. Това позволява на скаридата да запази ударната си способност при многократни удари и да предотврати увреждането на меките тъкани“, отбелязва Еспиноса.
Фононен щит
Въпреки изключителната сила на ударите си скаридите богомолки не увреждат собствените си тъкани.
За да разберат как точно става това, изследователите използват съвременни лазерни техники (спектроскопия на преходни решетки и пикосекундна лазерна ултразвукова техника), за да изследват подробно бронята на скаридите.
Изследването разкрива две отделни области – ударна и периодична. „Ударната област“ на палката се използва за съкрушителни удари. Тя е изработена от минерализирани влакна в модел „рибена кост“ за здравина и устойчивост на повреди. Под нея „периодичната област“ се състои от усукана, подобна на тирбушон структура, наречена структура на Булиган.
Моделът „рибена кост“ укрепва палката на скаридата богомолка срещу счупвания, а структурата, подобна на тирбушон контролира движението на стресовите вълни.
Този сложен биологичен дизайн действа като „фононен щит“. Той селективно филтрира високочестотните срязващи вълни, които са най-увреждащи за биологичната тъкан. По същество той предпазва скаридата от ударните вълни, генерирани от собствената ѝ атака.
„Това ефективно предпазва скаридите от вредните стресови вълни, причинени от директния удар и разпадането на балончетата“, казва Еспиноса в съобщението за пресата.
Тези открития биха могли да доведат до създаването на нови синтетични звукофилтриращи материали за защитно облекло. Освен това биха могли да вдъхновят по-добри начини за предотвратяване на наранявания от взрив във военната сфера.
Откритията са публикувани в списание Science.
Източник: InterestingEngineering
