žáby zachycují kořist pomocí střižných slin, které se šíří po hmyzu, když jazyk zasáhne – a poté se ztuhne a přilepí, když se jazyk zatáhne – podle vědců v USA. V kombinaci s jedinečnými materiálovými vlastnostmi jazyka Tato dvoufázová viskoelastická tekutina činí jazyk extrémně lepivým, což umožňuje žábám zachytit a spolknout kořist těžší než oni sami v mrknutí oka. Výzkum by mohl vést k vývoji nových typů lepidel a technologií manipulace s materiálem, říkají vědci.
žáby mohou zachytit létající hmyz úžasnou rychlostí s pohybem jejich bičovitých jazyků. Ale není to jen lehký hmyz, který mohou chytit. Výzkum ukázal, že žabí jazyk může vytáhnout až 1,4 násobek tělesné hmotnosti žáby. A byly zaznamenány žáby zachycující větší zvířata, jako jsou myši a ptáci.
na začátku nejnovější studie Alexis Noel na Georgia Institute of Technology v Atlantě a jeho kolegové natáčeli běžné leopardí žáby, Rana pipiens a další druhy zachycující cvrčky vysokorychlostní kamerou rychlostí 1400 snímků za sekundu. Zjistili, že jazyk leopardí žáby dokáže zachytit hmyz za méně než 0, 07 s-pětkrát rychleji, než lidé mohou blikat.
Honey trap
výpočty týmu ukazují, že když se jazyk zatahuje, síla na hmyz může dosáhnout 12násobku gravitace. Jazyk je schopen přilnout k kořisti pod takovými silami, protože je extrémně měkký a viskoelastický a podle vědců je potažen Nenewtonskými, střižnými ztenčujícími slinami. Smykové ředění je vlastnost některých tekutin, přičemž smyková síla na kapalinu snižuje její viskozitu. Při nízkých smykových rychlostech jsou sliny velmi silné a viskóznější než med. Ale když jsou vystaveny vysokým smykovým silám, například když se jazyk zrychluje na kořist, sliny ztenčují a stávají se asi 50krát méně viskózní, zjistili vědci.
„během dopadu kořisti dochází ke slinám s vysokou smykovou rychlostí, což vede k tomu, že sliny se stávají tenkými a tekutými a pronikají do trhlin hmyzu,“ vysvětluje Noel. „Během zatahování hmyzu zažívají sliny nízké smykové rychlosti, zpevňují a udržují přilnavost k hmyzu.“
„žabí sliny jsou podobně jako barva, další tekutina na ředění střihu,“ říká Noel. „Barva se snadno nanáší na stěny štětcem. Jakmile je kartáč odstraněn, barva zůstane pevně přilepená ke zdi. Je to proto, že viskozita barvy se mění s aplikovanou smykovou rychlostí.“
Měkký materiál
vědci také zjistili, že žabí jazyk je jedním z nejměkčích známých biologických materiálů. Je měkká jako mozková tkáň a 10krát měkčí než lidský jazyk. Extrémní měkkost umožňuje jazyku deformovat a ovinout kořist během nárazu, vytvářet velkou kontaktní plochu, napomáhat zachycení a přilnavosti.
měkkost jazyka a viskoelastická povaha mu také pomáhají udržovat kontakt s hmyzem, když se Stahuje zpět do úst. Podle vědců je jazyk vysoce navlhčen a když je hmyz přitahován k žábě, působí jako tlumič nárazů, ukládá energii do měkké tkáně a snižuje separační síly mezi slinami a hmyzem. Noel používá analogii bungee šňůry. „Kdyby byl jazyk tužší, bylo by to jako člověk, který skočí z mostu s tuhým lanem omotaným kolem kotníku.“
jakmile je hmyz uvnitř žabích úst, střihové ztenčení slin přichází znovu hrát. Žába zatáhne oční bulvy do ústní dutiny, aby zatlačila hmyz do krku. Tento pohyb vytváří stříhací sílu rovnoběžnou s jazykem, který je dostatečně vysoký, aby změnil sliny tenké a vodnaté, a hmyz se uvolní a spolkne. Dvoufázové sliny pomáhají ve všech fázích zachycení kořisti: nízká viskozita pomáhá při nárazu a uvolňování, zatímco vysoká viskozita pomáhá při adhezi kořisti.
reverzibilní lepidla
vědci se domnívají, že tyto mechanismy by mohly inspirovat návrh syntetických reverzibilních lepidel pro vysokorychlostní aplikace. Noel řekl Physics World, že si dokáže představit takové lepidlo „používané pro rychlý mechanismus sběru objektů v dronech“ nebo jako způsob, jak chytit jemné předměty z dopravního pásu ve výrobním závodě.
Pascal Damman z University of Mons v Belgii řekl Physics World: „tato studie potvrzuje to, co jsme ukázali v naší práci na chameleonech, kombinace elastické deformace jazyka spolu s viskózním hlenem zajišťuje efektivní zachycení kořisti. Jsem však překvapen, když vidím, že adhezní síla pozorovaná u žab je mnohem menší než adhezní síla pozorovaná u chameleonů.“
studie je popsána v Royal Society Interface.