Kuva: David Kisalius.
Joel Kontinen
Jumala on antanut monille eläimille syntiinlankeemuksen vuoksi taitoja, jotka eivät ole tästä maasta. Esimerkiksi pommikiitajän taidot ovat kuin sadusta – vaikka ne ovat todellisuutta.
Nyt tutkimus on
osoittanut, miksi kovettuneet etusiivet suojaavat
kovakuoriaisia vahingoittumasta ja murskautumasta.
Rinnakkaiset kovakuoriaiset ovat melkein särkymättömiä - voit lyödä niitä, astua
niiden päälle tai ajaa yli autolla, ja ne selviävät törmäyksistä vahingoittumatta.
Nyt tiedemiehet tietävät, miksi näiden kovakuoriaisten ulommat
siipikotelot, jotka tunnetaan nimellä elytra, ovat niin kovia - ne koostuvat
sarjasta tasaisesti lukkiutuvia palapelin osia. Tämän "palapelin"
muotoilu ja sisäinen rakenne lisäävät kovakuoriaisen panssarin lujuutta.
Rautakuoriaiset (Phloeodes diabolicus) ovat noin 15-25 millimetrin
pituisia, ja niistä esiintyy metsissä Pohjois-Amerikan länsiosissa, missä ne
elävät puiden kuoren alla. Vaikka niiden esi-isänt pystyivät lentämään, rautakuoriaiset
menettivät lentokykynsä kauan sitten, ja niiden elytrat sulautuvat yhteen
muodostaen murskautumattoman suojan.
Entomologit tuntevat aivan liian hyvin näiden esteiden kovuuden.
Ponnistelut rautakuoriaisten yksilöiden kiinnittämiseksi asennusta, esittelyä
ja varastointia varten päättyvät usein rei'ittämättömään hyönteiseen ja kasaan
taipuneita teräsneuloja, tutkijat kirjoittivat uudessa tutkimuksessaan, joka
julkaistiin verkossa tänään (21. lokakuuta) Nature-lehdessä.
Tutkijat suorittivat kovakuoriaisilla puristustestit selvittääkseen, kuinka
paljon voimaa nämä kilvet kestäisivät ennen halkeilua. He huomasivat, että
"rauta" kovakuoriaiset pystyivät vastustamaan jatkuvia voimia jopa
149 newtonia tai 15 kiloa. Tutkimuksen mukaan tämä oli noin 39 000 kertaa
kovakuoriaisen paino ja yli kaksi kertaa niin paljon voimaa kuin muut
maankuoriaisten lajit voivat kestää.
Eksoskeletonin poikkileikkausten mikroskooppinen analyysi osoitti
sivusuunnassa olevia tukirakenteita, jotka tekivät joistakin osista elytraa
jäykempiä kuin toiset, jotta paino jakautuisi tasaisesti kovakuoriaisen selän
yli ja suojaisi sen elimiä. Ja lisävahvistus tuli saumasta, jossa elytrat
sulautuivat yhteen.
Rautakuoriaisen lentävissä sukulaisissa elytrat loiveutuvat yhteen
"kielen ja uran muotoisena", jolloin he voivat avata, sulkea ja
vapauttaa alemmat siivet lennon ajaksi, tutkijat raportoivat. Mutta
kovakuoriaisissa sulatetut elytrat sopivat yhteen paloina palapelissä
hyönteisen vatsan pituudelta. Näiden lukittuvien kappaleiden ulkonevat osat,
joita kutsutaan teriksi, jakavat myös stressiä eksoskeletonin läpi estäen sen
murtumisen.
Kun tutkijat 3D-tulostetuilla näytteillä testasivat palapeliyhteyksien
lujuutta, he havaitsivat, että viiden terän saumat olivat jäykimmät ja
kykenivät kantamaan raskaampia kuormia. Tutkijat havaitsivat myös terien
poikkileikkauksista kerrostettuja mikrorakenteita, jotka ohjaivat edelleen
jännityksiä pois haavoittuvimmista osista, suojaten lukittavien palapelin
palojen kapeat "kaulat" murtumilta ja saivat kappaleet todella
lukittumaan turvallisemmin.
Biologisen arkkitehtuurin paljastaminen, joka tekee kovakuoriaisista
kovakuoriaisten eksoskeletoneista lähes puristamattomia, voisi auttaa
insinöörejä suunnittelemaan iskuja kestävämpiä rakenteita, ja tutkijat
testasivat tämän omilla 3D-painetuilla malleillaan.
Osoitamme tämän luomalla toisiinsa kiinnittyviä ompeleita biomimeettisistä
komposiiteista, jotka osoittavat huomattavaa sitkeyden kasvua verrattuna usein
käytettyyn tekniseen liitokseen ", tutkijat kirjoittivat tutkimuksessa.
Lähde:
Weisberger Mindy. 2020. you can't squish this 'iron' beetle. Now, scientists know why. Live Science. 22.10.
Tekstit
