Мы готовы поспорить, что вы никогда не задумывались о том, как мочатся жуки. И уж наверняка вы не представляли себе, что они используют миниатюрные створки для пинбола, чтобы сбрасывать капли мочи с силой 40 G, с невероятной ловкостью пользуясь законами физики.
Стекляннокрылый снайпер — это насекомое, которое мог бы получить золотую медаль по мочеискусканию как за объемы (ежедневно оно мочится в 300 раз больше собственного веса), так и за скорость, сбрасывая капли быстрее, чем может увидеть человеческий глаз. И, конечно, это было бы невозможным без по-настоящему странных трюков с физикой.
Ученые из Технологического института Джорджии изучили снайперов с помощью высокоскоростного видео и микроскопии, чтобы выяснить, как именно им удаются их «фокусы». Насекомое украшено анальным придатком, который исследователи назвали «задним мерцанием», и как только приходит время помочиться, это мерцание оттягивается назад и запускает каплю с ускорением, которое, как оказалось, превышает 40 g.
«Мы поняли, что это насекомое эффективно развило пружину и рычаг, создав своего рода биокатапульту, и что оно может использовать эти инструменты для многократного выброса капель мочи с большими ускорениями», — рассказал Элио Чаллита, соавтор исследования.
Но дальше все становятся еще более странным. Когда команда измерила воздушную скорость этих анальных выделений, ученые обнаружили, что те двигались в 1,4 раза быстрее, чем подрагивающий «рычаг», который запустил их в полет. Это говорит о том, что жуки используют физический принцип, называемый сверхдвижением, который ранее наблюдался только в синтетических системах.
Если вы когда-нибудь дважды подбрасывали кого-то на батуте, постепенно увеличивая высоту — это и есть сверхдвижение. В этом случае снайперы фактически сопоставляют частоту мельканий своих прикладов с частотой капель мочи, чтобы добиться наиболее эффективного запуска.
Это может показаться сложным способом отлить, но исследователи обнаружили, что это самый энергоэффективный метод для их образа жизни. Снайперы едят только сок ксилемных растений, который практически не содержит питательных веществ, а это означает, что им приходится пить и мочиться почти без перерыва.
Так какой смысл знать привычки жуков в вопросах отправления туалета? Команда говорит, что мы могли бы применить некоторые из этих крошечных чудес к нашим собственным технологиям, например, использовать вибрацию динамика для стряхивания воды с умных часов.
«То, с чем имеют дело снайперы, похоже на то, как если бы мы пытались отбросить шарик кленового сиропа размером с пляжный мяч, прилипший к нашей руке», — пояснил Мириам Эшли-Росс, программный директор Национального научного фонда. «Эффективный метод, который разработали эти крошечные насекомые для решения проблемы, может привести к биологическим решениям для удаления растворителей в микропроизводственных приложениях, таких как электроника, или для быстрого удаления воды со структурно сложных поверхностей», - добавил он.