Mantis Shrimps sbalí silný úder-a vědci konečně přišli na to, jak tento super-silný úder nezničí samotné krevety, když se vyhýbají. Ukázalo se, že tyto krevety mají speciální „štít“, který jim pomůže přežít, když dodávají údery na drcení skořápky.
Úder pávů Krevety (Odontodactylus Scyllarus) je nejsilnějším stávkou zvířete. Používají kladivé pěsti nebo dactylové kluby k rozbití kořistí. Úder je tak silný, že může dokonce rozbít sklo akvária a dodává sílu srovnatelnou s kuličkou ráže 0,22.
Ale protože tyto stávky s vysokým dopadem vytvářejí velkou sílu, vědci zmateni nad tím, jak Citters dokážou odolávat intenzivním šokovým vlnám generovaným jejich vlastním útokem.
V nové studii zveřejněné 6. února v časopise VědaVědci zkoumali strukturu klubů krevet. Jejich zjištění odhalila, že mikrostruktura těchto klubů působí jako přirozené tlumiče šoků, aby omezily poškození.
„Zjistili jsme, že používá fononické mechanismy-struktury, které selektivně filtrují vlny napětí,“ spoluautor studie Horacio Dante Espinosaprofesor strojního inženýrství a biomedicínského inženýrství na Northwestern University, řekl v a prohlášení. „To umožňuje krevetům zachovat její výraznou schopnost před několika dopady a zabránit poškození měkkých tkání.“
Silný punč
Krevety Peacock Mantis používají ve svých dactylových klubech komplexní systém biologických západků a pramenů k uvolnění úderu rychlostí 75 stop za sekundu (23 metrů za sekundu), podle a 2004 Studie – 50krát rychlejší než mrknutí oka.
Zatímco tato obrovská rychlost pomáhá přinést silnou ránu, vytváří také nebezpečné rázové vlny.
„Stávka je tak rychlá, že vytváří kavitační bubliny, které po kolapsu generují další rázové vlny, což účinně poskytuje dvojí dopad,“ řekla Espinosa.
Předchozí výzkum teoretizoval, že mikrostruktura dactylových klubů pomáhá chránit krevety před těmito šokovými vlnami.
V nové studii vědci testovali tuto teorii pomocí pokročilých laserových technik, aby analyzovali, jak se různé vlnové délky pohybují přes kluby s krevetami Peacock Mantis.
Zjištění odhalila dva důležité regiony v těchto klubech, které jim pomáhají přežít své vlastní údery: dopadový region a periodický region.
Oblast nárazu je složena z vrstvy chitinových vláken uspořádaných ve vzoru rybí kosti, který posiluje klub proti zlomeninám.
Pod touto vrstvou je periodická oblast vyrobená z kroucených uspořádání vrstvených chitinových vláken. Tento typ helikoidní struktury je známý jako struktura Bouligand a nachází se v Rybí měřítka a exoskeletony humra zajistit sílu a houževnatost zlomenin.
Laserové testy měřily rychlost vln akustického napětí přes obě oblasti. Tyto vlny procházely oblastí dopadu nezměněné, ale pohybovaly se různými rychlostmi v periodické oblasti-naznačují, že druhá oblast způsobuje, že vysokofrekvenční vlny se rozptýlí, aby se snížila intenzita.
Vědci také zjistili, že periodická oblast odfiltrovala vysokofrekvenční rázové vlny-což může podle prohlášení způsobit významné poškození tkání.
Vysokofrekvenční vlny byly pravděpodobně generovány, když se kavitační bubliny zhroutily.
„Tuto vysokou frekvenci jsme spojili s frekvencí generovanou bublinovým kolapsem během dopadové události,“ řekla Epinosa.
Svazky vláken v periodické oblasti fungují jako „fononický štít“, aktivně blokující, přesměrování a rozptylování vln a nakonec zabrání efektivnímu procházení škodlivým šokovým vlnám skrz vrstvu. To chrání jemné tkáně kufrových krevet z výsledných nárazových vln kavitační bubliny.
„Výzkum poskytl experimentální důkazy, že struktura Bouligandské struktury Dactyl Clubu Mantis funguje jako fononický štít, selektivně filtruje vysokofrekvenční smykové vlny generované během dopadu,“ uvedla Espinosa.
„Tyto funkce pomáhají chránit klub Shrimp’s Club Mantis před poškozením zmírněním vysokofrekvenčních napěťových vln, což z něj činí přirozeně optimalizovanou strukturu odolnou vůči dopadům,“ uvedla Epinosa.
Podle tiskové zprávy by tato studie mohla být použita na vývoj zvukových filtrů pro ochranné vybavení a inspirovat nové přístupy ke snížení zranění souvisejících s výbuchem ve vojenských a vysoce dopadových sportech.
