a békák nyíróvékony nyállal fogják el a zsákmányt, amely szétterjed a rovarokon, amikor a nyelv eltalálja, majd megvastagodik és tapad, amikor a nyelv visszahúzódik-állítják amerikai kutatók. A nyelv egyedülálló anyagtulajdonságaival kombinálva ez a kétfázisú viszkoelasztikus folyadék rendkívül ragadóssá teszi a nyelvet, lehetővé téve a békák számára, hogy egy szempillantás alatt elkapják és lenyeljék a náluk nehezebb zsákmányt. A kutatás új típusú ragasztók és anyagmozgató technológiák kifejlesztéséhez vezethet, mondják a tudósok.
a békák elképesztő sebességgel képesek elfogni a repülő rovarokat ostorszerű nyelvük mozdulatával. De nem csak könnyű rovarokat tudnak megragadni. Kutatások kimutatták, hogy a béka nyelve a béka testtömegének akár 1,4-szeresét is meghúzhatja. A békák pedig nagyobb állatokat, például egereket és madarakat rögzítettek.
a legújabb tanulmány kezdetén Alexis Noel, az atlantai Georgia Institute of Technology munkatársa és kollégái közös leopárdbékákat, Rana pipienseket és más fajokat filmeztek, amelyek tücsköket rögzítettek egy nagysebességű kamerával 1400 képkocka / másodperc sebességgel. Azt találták, hogy egy leopárd-béka nyelve kevesebb, mint 0,07 másodperc alatt képes elfogni egy rovarot – ötször gyorsabban, mint az emberek pislogni.
Mézcsapda
a csapat számításai azt mutatják, hogy amikor a nyelv visszahúzódik, a rovarra gyakorolt erő elérheti a gravitáció 12-szeresét. A nyelv ilyen erők alatt képes tapadni a zsákmányhoz, mert rendkívül puha és viszkoelasztikus, és nem newtoni, nyíró elvékonyodó nyállal van bevonva, a kutatók szerint. A nyírási elvékonyodás néhány folyadék tulajdonsága, amelynek során a folyadékra ható nyíróerő csökkenti annak viszkozitását. Alacsony nyírási arány mellett a nyál nagyon vastag és viszkózusabb, mint a méz. De ha nagy nyíróerőknek vannak kitéve, például amikor a nyelv felgyorsul a zsákmányhoz, a nyál elvékonyodik, körülbelül 50-szer kevésbé viszkózus lesz-találták a kutatók.
“a zsákmány becsapódása során a nyál magas nyírási sebességet tapasztal, ami azt eredményezi, hogy a nyál vékonyabbá és folyékonyabbá válik, áthatolva a rovarok repedésein” – magyarázza Noel. “A rovarok visszahúzódása során a nyál alacsony nyírási sebességet tapasztal, megerősítve és megtartva a rovar tapadását.”
“a béka nyál nagyon hasonlít a festékhez, egy másik nyíróvékonyító folyadékhoz”-mondja Noel. “A festéket ecsettel könnyű eloszlatni a falakon. Az ecset eltávolítása után a festék szilárdan tapad a falhoz. Ennek oka az, hogy a festék viszkozitása az alkalmazott nyírási sebességgel változik.”
puha anyag
a kutatók azt is megállapították, hogy a béka nyelv az egyik legpuhább ismert biológiai anyag. Olyan puha, mint az agyszövet, és 10-szer lágyabb, mint az emberi nyelv. Az extrém lágyság lehetővé teszi, hogy a nyelv deformálódjon és körülölelje a zsákmányt az ütközés során, nagy érintkezési felületet hozva létre, elősegítve a befogást és a tapadást.
a nyelv lágysága és viszkoelasztikus jellege szintén segít fenntartani a kapcsolatot a rovarral, amikor visszahúzódik a szájba. A kutatók szerint a nyelv nagyon nedves, és ahogy a rovar a béka felé húzódik, úgy viselkedik, mint egy lengéscsillapító, energiát tárol a lágy szövetében, és csökkenti a nyál és a rovar közötti elválasztó erőket. Noel a bungee zsinór analógiáját használja. “Ha a nyelv merevebb lenne, olyan lenne, mintha egy ember leugrana egy hídról, merev kötéllel a boka köré tekerve.”
amint a rovar a béka szájában van, a nyíró elvékonyodó nyál újra játszik. A béka visszahúzza szemgolyóit a szájüregbe, hogy lenyomja a rovarot a torkán. Ez a mozgás a nyelvvel párhuzamos nyíróerőt hoz létre, amely elég magas ahhoz, hogy a nyál vékony és vizes legyen, és a rovar felszabadul és lenyelhető. A kétfázisú nyál a zsákmány elfogásának minden fázisában segít: az alacsony viszkozitás segíti az ütközést és a felszabadulást, míg a magas viszkozitás segíti a zsákmány tapadását.
reverzibilis ragasztók
a kutatók úgy vélik, hogy ezek a mechanizmusok inspirálhatják a szintetikus reverzibilis ragasztók tervezését nagy sebességű alkalmazásokhoz. Noel elmondta a Physics World-nek, hogy el tudja képzelni egy ilyen ragasztót, amelyet “Drónok gyors tárgygyűjtési mechanizmusához használnak”, vagy arra, hogy kényes tárgyakat megragadjon egy szállítószalagról egy gyártóüzemben.
Pascal Damman, a belgiumi Mons Egyetem munkatársa elmondta a Physics World-nek: “ez a tanulmány megerősíti azt, amit a kaméleonokkal kapcsolatos munkánkban mutattunk be, a nyelv rugalmas deformációjának kombinációja a viszkózus nyálkával biztosítja a hatékony zsákmányfogást. Meglepődve látom azonban, hogy a békáknál megfigyelt tapadási erő sokkal kisebb, mint a kaméleonoknál megfigyelt tapadási erő.”
a tanulmányt a Royal Society Interface ismerteti.