Frosker fanger byttedyr ved hjelp av skjærtynnende spytt som sprer seg over insekter når tungen treffer og deretter tykner og stikker når tungen trekker seg tilbake – ifølge forskere i USA. I kombinasjon med tungenes unike materialegenskaper, gjør denne tofasede viskoelastiske væsken tungen ekstremt klebrig, slik at frosker kan fange og svelge byttedyr tyngre enn seg selv i blikket i et øye. Forskningen kan føre til utvikling av nye typer lim og materialhåndteringsteknologi, sier forskerne.
Frosker kan fange flygende insekter med forbløffende hastigheter med en flick av deres pisk-lignende tunger. Men det er ikke bare lette insekter som de kan gripe. Forskning har vist at en frosk tungen kan trekke opp til 1,4 ganger froskens kroppsvekt. Og frosker har blitt registrert fange større dyr som mus og fugler.
Ved starten Av den siste studien, Alexis Noel, Ved Georgia Institute Of Technology I Atlanta, og kolleger, filmet vanlige leopard frosker, Rana pipiens og andre arter fange sirisser med en høyhastighets kamera på 1400 bilder per sekund. De fant at en leopard-frosk tungen kan fange et insekt i mindre enn 0,07 s-fem ganger raskere enn mennesker kan blinke.
Honningfelle
lagets beregninger viser at når tungen trekkes tilbake, kan kraften på insektet nå 12 ganger tyngdekraften. Tungen er i stand til å holde seg til byttedyr under slike krefter fordi den er ekstremt myk og viskoelastisk, og belagt i en Ikke-Newtonsk, skjærtynnende spytt, ifølge forskerne. Skjærtynning er egenskapen til noen væsker, hvorved en skjærkraft på væsken reduserer viskositeten. Ved lave skjærhastigheter er spytten veldig tykk og mer viskøs enn honning. Men når de blir utsatt for høye skjærkrefter, for eksempel når tungen akselererer inn i byttedyr, blir spytten tynn og blir rundt 50 ganger mindre viskøs, fant forskerne.
» under byttepåvirkning opplever spytten høye skjærhastigheter, noe som resulterer i at spyttet blir tynt og flytende, penetrerende insektsprekk,» forklarer Noel. «Under insektsinntrengning opplever spytten lave skjærhastigheter, strammer opp og opprettholder grep på insektet .»
«Frosk spytt er mye som maling, en annen skjær-tynning væske,» sier Noel. «Maling er lett å spre på vegger med en pensel . Når børsten er fjernet, forblir malingen fast festet til veggen. Dette skyldes at malingsviskositeten endres med påført skjærhastighet.»
Mykt materiale
forskerne fant også at frosk tungen er et av de mykeste kjente biologiske materialene. Det er så mykt som hjernevev og 10 ganger mykere enn menneskets tunge. Den ekstreme mykheten gjør at tungen kan deformere og vikle rundt byttet under påvirkning, noe som skaper et stort kontaktområde, som hjelper til med å fange og vedheft.
tungens mykhet og viskoelastiske natur hjelper den også med å opprettholde kontakten med insektet når det trekkes tilbake i munnen. Ifølge forskerne er tungen svært dempet, og når insektet er yanked mot frosken, virker det som en støtdemper, lagrer energi i sitt myke vev og reduserer separasjonskrefter mellom spytt og insekt. Noel bruker analogien til en strikkledning. «Hvis tungen var stivere, ville det være som et menneske som hoppet av en bro med et stivt tau viklet rundt ankelen.»
når insektet er inne i froskens munn, kommer skjærtynnende spytt inn for å spille igjen. Frosken trekker øyebollene inn i munnhulen for å presse insektet ned i halsen. Denne bevegelsen produserer en skjærkraft parallelt med tungen som er høy nok til å slå spytten tynn og vassen, og insektet slippes ut og svelges. Tofasespytten hjelper i alle faser av byttefangst: lav viskositet hjelper under påvirkning og frigjøring, mens høy viskositet hjelper til med bytteadhesjon.
Reversible lim
forskerne mener at disse mekanismene kan inspirere utformingen av syntetiske reversible lim for høyhastighets applikasjoner. Noel fortalte Physics World at hun kunne forestille seg at et slikt lim «ble brukt til en rask objektinnsamlingsmekanisme i droner» eller som en måte å fange delikate gjenstander av et transportbånd i et produksjonsanlegg.
Pascal Damman fra University Of Mons i Belgia fortalte Physics World: «denne studien bekrefter det vi viste i vårt arbeid med kameleoner, kombinasjonen av elastisk deformasjon av tungen sammen med det viskøse slimet sikrer effektiv byttefangst. Jeg er imidlertid overrasket over å se at adhesjonskraften observert for froskene er mye mindre enn adhesjonsstyrken observert for kameleoner.»
studien er beskrevet I Royal Society Interface.