Американские ученые подробно рассмотрели шарнирный механизм, позволяющий жуку-щелкуну совершать прыжки во много раз превышающие длину собственного тела. Оказалось, что механизм использует принцип, распространенный в машиностроении, а упругая энергия высвобождается за счет упругой отдачи и демпфирования. Статья опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Жуки-щелкуны могут прыгать на огромные расстояния более чем в 20 раз превышающие длину их тела. При этом они используют не ноги, а уникальный шарнирный механизм, расположенный в грудном сегменте за головой. Исследователи из Иллинойского университета изучили, как именно происходит сверхбыстрое высвобождение энергии при движении, обеспечивающем жукам этот прыжок. Исследование также представляет рекомендации по изучению сложных способов движения других беспозвоночных, таких как муравьи рода Odontomachus или раки-богомолы.
Для того чтобы понять механизм работы шарнира, ученые использовали высокочастное рентгеновское излучение. Они смогли смоделировать силы и фазы щелчка, обеспечивающего прыжок жука. Оказалось, что ускорение щелчка более чем в 300 раз превышает ускорение свободного падения на Земле. Для прыжка жук использует принцип потери устойчивости с прощелкиванием, существующий и в машиностроении, позволяющий очень быстро высвобождать упругую энергию.
«Когда отросток переднегруди, представляющий часть шарнира, скользит по поверхности грудного сегмента, деформация в мягких тканях устраняется очень быстро, и отросток колеблется взад и вперед в ямке под покровом грудного сегмента, — рассказывает первый автор работы, профессор машиностроения Иллинойского университета в Урбане-Шампейне Эйми Висса. — Быстрое нарастание деформации и колебания демонстрируют два основных инженерных принципа, называемых упругой отдачей и демпфированием».
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
