Тонкая морда, торчащая из головы желудевого долгоносика, может быть более фантастической, чем рог единорога. Его длина почти равна 1 сантиметровому телу долгоносика, и он простирается прямо наружу, а затем постепенно изгибается на 90 градусов вниз.
На конце морды расположены острые челюсти, которые врезаются в твёрдую оболочку желудя. Долгоносик поднимает передние лапы, наклоняет голову, чтобы оказать давление вниз, и вращается вокруг отверстия, используя морду как сверло. В то время как долгоносик всасывает питательные вещества через полый центр морды, он выкапывает в глубине желудя тонкий прямой желоб, в который насекомое позже откладывает яйца, из которых вылупляются личинки.
В процессе раскопок изогнутая часть рыла выпрямляется, сгибаясь до предела при напряжении, но не ломается. Когда долгоносик отдергивает морду, он мгновенно изгибается, принимая свою изогнутую форму, ничуть не изнашиваясь.
Как только край морды ( эту часть можно называть по разному) вставлен в предпочтительный субстрат ( желудь) для откладывания яиц, самка начинает вращаться по периметру отверстия, поднимая голову, вытягивая передние ноги, и вращая голову на месте в буровом движении. Это действие вызывает значительную упругую деформацию хобота, который изгибается до тех пор, пока не станет полностью прямой.
Если бы морда раскололась под повторяющимся экстремальным напряжением бурения, это означало бы смерть долгоносика и его будущих поколений. Как эта тонкая, казалось бы, хрупкая морда может быть такой сильной и в то же время такой гибкой?
- Секрет кроется в сложном композитном материале, из которого сделана морда. Он состоит из жёстких волокон хитина. Этот материал расположен тонкими слоями, которые выровнены, как ступени винтовой лестницы. Внешний край каждого слоя слегка повёрнут вперёд по сравнению с тем, что находится под ним, так что они в совокупности образуют спираль.
В общем, длинные волокна лучше всего выдерживают разрыв, когда на них оказывается давление с направления, параллельного их длине. Их прочность уменьшается, а риск поломки увеличивается, когда сила поступает с других углов. Но учёные считают, что совокупность факторов делает материал прочным и гибким. Небольшая угловая разница между соседними слоями, плотное расстояние между ними и широкий спектр направлений волокон, окружающих его, в совокупности поглощают и распределяют поступающую силу по многим слоям, так что ни один слой не несёт на себе основную тяжесть удара.
Кроме того, многосторонняя, многоугольная, спиральная структура гарантирует, что любые трещины, которые действительно образуются между слоями, ударятся о стену и должны будут изменить направление, не имея возможности распространяться далеко по пути наименьшего сопротивления. Точно так же любые образующиеся множественные крошечные трещины будут препятствовать слиянию в длинные широкие разрывы.
Толщина хитиновых волокон также играет роль в изменении свойств материалов. Более хрупкий внешний слой морды называется экзокутикулой, которая постепенно утолщается по всей длине рыла, чтобы укрепить области, где морда должна сгибаться под экстремальным давлением, не ломаясь.
В общем, свойства, которые делают материалы жёсткими и прочными, противоположны тем, которые делают материалы гибкими и устойчивыми к разрушению.
Учёные изучают тонкости микроструктуры морды долгоносика, чтобы разработать материалы, которые оптимально сочетают оба свойства в различных комбинациях, подходящих для различных целей.
Такие материалы станут благом для широкого круга продуктов:
- корабли, автомобили, самолеты, здания, текстиль, упаковку, домашнюю утварь, медицинские устройства и заменители пластика.
Всё это должно быть прочным, гибким и небьющимся на поверхности, при турбулентности во время полёта, давления, землетрясений и других сил, которые могут довести их до предела. Они также могут стать менее загрязняющей окружающую среду альтернативой пластику.
#долгоносик #удивительное #флора и фауна #мир насекомых #красивое и необычное
