Катапульта муравья-капкана стреляет телом в воздух со скоростью пули

Взведённые на 180 градусов челюсти тропического муравья Odontomachus напоминают насторожённый капкан с тугой пружиной. 2 прямых зубчатых серпа зафиксированы в крайних точках головы, а между ними выступают вперёд 2 чувствительных волоска.

Стоит добыче задеть волосок с усилием в 5 миллиграммов, как сторожевой замок мгновенно срывается. Мощные мандибулы захлопываются с сухим хлопком за рекордные 0.13 миллисекунды.

Человеческий глаз такое движение уловить физически бессилен. Моргание длится около 300 миллисекунд, что в 2300 раз медленнее удара муравьиного капкана.

Скорость сокращения мышечных волокон строго ограничена биохимией. Поэтому эволюция применила механику пружинного замка LaMSA. Внутри головы насекомого скрыты мощные мышцы, занимающие до 70 процентов объёма черепной коробки.

Вместо прямого рывка эти мышцы медленно натягивают связки и деформируют кутикулу головы, запасая энергию подобно тетиве лука. Специальные выступы блокируют челюсти в раскрытом положении, удерживая колоссальный заряд упругой энергии.

Касание волоска передаёт импульс по гигантским аксонам к спусковым мышцам. Замок соскальзывает, и пружина освобождается. Кончики мандибул разгоняются до 230 км/ч с перегрузкой в 100000 g, рассекая добычу на 2 части.

Самое поразительное применение капкана открылось при защите от врагов. На протяжении 30 лет среди энтомологов шли споры о странном поведении - муравей внезапно бил челюстями в камень и взмывал в воздух. Долгое время это считали случайным промахом.

На практикумах по биомеханике на биофаке МГУ мы часами разбирали кадры скоростной видеосъёмки на 50000 кадров в секунду. В замедленной съёмке отлично видно осознанное действие. Насекомое опускает голову и упирает кончики раскрытых челюстей в грунт.

В этот миг срабатывает 3-й закон Ньютона. Сила действия порождает равную силу противодействия. Удар чудовищной мощности встречает неподвижную землю, и кинетическая энергия направляется обратно в тело муравья.

Лёгкое тело весом всего 15 миллиграммов превращается в снаряд. Отдача выбрасывает муравья в воздух на высоту до 10 сантиметров и отшвыривает на 40 сантиметров в сторону, что превышает длину его тела в 40 раз. В полёте насекомое делает до 60 кувырков в секунду, уходя от хищника по крутой дуге.

Главную проверку катапульта проходит в песчаной воронке личинки муравьиного льва. Склон осыпается под лапками, а со дна хищник забрасывает жертву песком. Одонтомахус бьёт капканом в стену воронки и рикошетом вылетает из ямы. В 2006 году биологи доказали в серии опытов, что прыжок отдачи удваивает шансы муравья выжить.

Инженеры микроробототехники сейчас копируют кутикулярный замок одонтомахуса для создания прыгающих роботов. Механическая защёлка позволяет миниатюрным аппаратам совершать рекордные скачки через завалы без тяжёлых моторов.

Телеграм: t.me/ainewsline

Источник: vk.com

Комментарии: