Маленькие раки-богомолы охотятся на своих жертв, пробивая их ракушки специальными грудными придатками. Они не очень сильны, однако эволюция обеспечила этих существ ударным механизмом, который развивает скорость до 23 м/с. Выделяемая при этом кинетическая энергия сопоставима с энергией пули 22-го калибра, что невероятно мощно для таких небольших животных. И недавно ученые разобрались, как им это удается.
Грудные придатки раков-богомолов по своей конструкции похожи на заряженный арбалет с болтом – мышцы притягивают твердую ударную часть к телу, а когда отпускают, та с силой бьет по цели. Проблема в том, что зафиксированная экспериментально сила удара должна была бы разрушить сами придатки животного, чего никогда не происходит. Все дело оказалось в двухслойной структуре ударной части придатка — и это стало открытием.
Его верхняя часть состоит из твердого материала, близкого к хитину или керамике, нижняя представляет собой пластичные биополимеры. Прочный верх при подготовке придатка к удару сжимается, что он переносит куда лучше, чем изгибы и скручивания. Эластичный низ, напротив, растягивается и реализует свои сильные стороны. Это и позволяет всей конструкции накопить колоссальный объем энергии без деформации элементов. Но ученые выяснили, что важны и конкретные точки приложения усилий – компьютерная модель и эксперименты с воссозданием ударного механизма показали, насколько сложно повторить эту систему.
В чем ценность этого открытия? Представьте себе аналог мощной пружины, в котором нет пустот, поэтому он втрое легче и занимает в десять раз меньше места, но может аккумулировать тот же запас энергии. Это ключ к созданию подвижных систем для микророботов будущего, которые смогут обойтись без привычных шасси, прыгать очень далеко и даже в прямом смысле пробивать себе путь через препятствия.