kikkers vangen prooien met behulp van afschuifverdunnend speeksel dat zich over insecten verspreidt wanneer de tong raakt en dan verdikt en plakt wanneer de tong zich terugtrekt – volgens onderzoekers in de VS. In combinatie met de unieke materiaaleigenschappen van de tong maakt deze tweefasige, visco-elastische vloeistof de tong extreem plakkerig, waardoor kikkers in een oogwenk een prooi kunnen vangen en slikken die zwaarder is dan zijzelf. Het onderzoek zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe soorten lijmen en material-handling technologieën, zeggen de wetenschappers.
kikkers kunnen vliegende insecten met verbazingwekkende snelheden vangen met een slag van hun zweepachtige tongen. Maar het zijn niet alleen lichtgewicht insecten die ze kunnen grijpen. Onderzoek heeft aangetoond dat een kikkertong tot 1,4 keer het lichaamsgewicht van de kikker kan trekken. En kikkers zijn geregistreerd bij het vangen van grotere dieren zoals muizen en vogels.Aan het begin van de laatste studie filmde Alexis Noel, van het Georgia Institute of Technology in Atlanta, samen met collega ‘ s luipaardkikkers, Rana pipiens en andere soorten krekels met een hogesnelheidscamera met 1400 beelden per seconde. Ze ontdekten dat de tong van een luipaardkikker een insect kan vangen in minder dan 0,07 s-vijf keer sneller dan mensen kunnen knipperen.
Honingval
de berekeningen van het team tonen aan dat wanneer de tong zich terugtrekt, de kracht op het insect 12 keer de zwaartekracht kan bereiken. De tong kan zich onder dergelijke krachten aan prooi hechten omdat het extreem zacht en visco-elastisch is en volgens de onderzoekers is bedekt met een niet-Newtoniaans, afschuifverdunnend speeksel. Afschuifverdunning is de eigenschap van sommige vloeistoffen waarbij een afschuifkracht op de vloeistof de viscositeit vermindert. Bij lage afschuifsnelheden is het speeksel erg dik en kleveriger dan honing. Maar wanneer blootgesteld aan hoge afschuifkrachten, bijvoorbeeld wanneer de tong versnelt naar prooi, het speeksel dunner, steeds ongeveer 50 keer minder stroperig, de onderzoekers gevonden.
” tijdens de impact van de prooien vertoont het speeksel hoge afschuifsnelheden, waardoor het speeksel dun en vloeibaar wordt en insectenscheuren binnendringt”, legt Noel uit. “Tijdens het terugtrekken van insecten ervaart het speeksel lage afschuifsnelheden, verstevigt het en behoudt het grip op het insect.”
“Kikkerspeeksel lijkt veel op Verf, een andere afschuifverdunnende vloeistof,” zegt Noel. “Verf is gemakkelijk te verspreiden op muren met een borstel. Zodra de borstel is verwijderd, blijft de verf stevig aan de muur gehecht. Dit komt omdat de viscositeit van de verf verandert met de toegepaste afschuifsnelheid.”
zacht materiaal
de onderzoekers vonden ook dat de kikkertong een van de zachtste bekende biologische materialen is. Het is zo zacht als hersenweefsel en 10 keer zachter dan de menselijke tong. De extreme zachtheid zorgt ervoor dat de tong tijdens de impact vervormt en rond de prooi wikkelt, waardoor een groot contactgebied ontstaat, wat helpt bij het vangen en hechten.
de zachtheid en de visco-elastische aard van de tong zorgt er ook voor dat de tong in contact blijft met het insect als het zich terugtrekt in de mond. Volgens de onderzoekers is de tong zeer vochtig en als het insect naar de kikker wordt getrokken, fungeert het als een schokdemper, die energie opslaat in het zachte weefsel en de scheidingskrachten tussen speeksel en insect vermindert. Noel gebruikt de analogie van een bungee koord. “Als de tong stijver zou zijn, zou het zijn als een mens die van een brug springt met een stijf touw om de enkel gewikkeld.”
zodra het insect in de mond van de kikker zit, komt het speeksel dat dunner wordt weer naar binnen om te spelen. De kikker trekt zijn oogbollen in de mondholte om het insect in zijn keel te duwen. Deze beweging produceert een afschuifkracht parallel aan de tong die hoog genoeg is om het speeksel dun en waterig te maken, en het insect wordt losgelaten en ingeslikt. Het speeksel in twee fasen helpt bij het vangen van prooien: lage viscositeit helpt bij de impact en afgifte, terwijl hoge viscositeit helpt bij de hechting van prooien.
Omkeerbare kleefstoffen
de onderzoekers geloven dat deze mechanismen het ontwerp van synthetische omkeerbare kleefstoffen voor snelle toepassingen kunnen inspireren. Noel vertelde Physics World dat ze zich kon voorstellen dat een dergelijke lijm “wordt gebruikt voor een snel object collection mechanisme in drones” of als een manier om delicate objecten te grijpen van een transportband in een fabriek.Pascal Damman van de Universiteit van Bergen in België vertelde Physics World: “deze studie bevestigt wat we hebben aangetoond in ons werk over kameleons, de combinatie van elastische vervorming van de tong samen met het viskeuze slijm zorgen voor een efficiënte prooi vangst. Ik ben echter verbaasd om te zien dat de adhesie kracht waargenomen voor de kikkers zijn veel kleiner dan de adhesie kracht waargenomen voor kameleons.”
de studie wordt beschreven in Royal Society Interface.