broaștele captează prada folosind saliva subțire de forfecare care se răspândește peste insecte atunci când limba lovește și apoi se îngroașă și se lipeste atunci când limba se retrage-potrivit cercetătorilor din SUA. În combinație cu proprietățile materiale unice ale limbii, acest fluid viscoelastic în două faze face ca limba să fie extrem de lipicioasă, permițând broaștelor să capteze și să înghită prada mai grea decât ele în clipi din ochi. Cercetarea ar putea duce la dezvoltarea de noi tipuri de adezivi și tehnologii de manipulare a materialelor, spun oamenii de știință.
broaștele pot captura insecte zburătoare la viteze uimitoare cu o mișcare a limbilor lor asemănătoare biciului. Dar nu sunt doar insecte ușoare pe care le pot apuca. Cercetările au arătat că o limbă de broască poate trage până la 1,4 ori greutatea corporală a broaștei. Și broaștele au fost înregistrate capturând animale mai mari, cum ar fi șoareci și păsări.
la începutul ultimului studiu, Alexis Noel, de la Institutul de Tehnologie din Georgia Din Atlanta, și colegii săi, au filmat broaște leopard comune, Rana pipiens și alte specii capturând greieri cu o cameră de mare viteză la 1400 de cadre pe secundă. Ei au descoperit că limba unei broaște leopard poate captura o insectă în mai puțin de 0,07 s – de cinci ori mai repede decât oamenii pot clipi.
capcana de miere
calculele echipei arată că atunci când limba se retrage, forța asupra insectei poate ajunge de 12 ori mai mare decât cea a gravitației. Limba este capabilă să adere la pradă sub astfel de forțe, deoarece este extrem de moale și viscoelastică și acoperită într-o salivă non-Newtoniană, subțierea forfecării, potrivit cercetătorilor. Subțierea forfecării este proprietatea unor fluide prin care o forță de forfecare asupra fluidului îi reduce vâscozitatea. La rate scăzute de forfecare, saliva este foarte groasă și mai vâscoasă decât mierea. Dar atunci când este supusă unor forțe de forfecare ridicate, de exemplu atunci când limba se accelerează în pradă, saliva se subțiază, devenind de aproximativ 50 de ori mai puțin vâscoasă, au descoperit cercetătorii.
„în timpul impactului prăzii, saliva are rate mari de forfecare, rezultând că saliva devine subțire și lichidă, penetrând fisurile insectelor”, explică Noel. „În timpul retragerii insectelor, saliva are rate scăzute de forfecare, întărind și menținând aderența asupra insectei.”
” saliva broaștei este la fel ca vopseaua, un alt fluid de subțiere a forfecării”, spune Noel. „Vopseaua este ușor de răspândit pe pereți cu o perie. Odată ce peria este îndepărtată, vopseaua rămâne ferm lipită de perete. Acest lucru se datorează faptului că vâscozitatea vopselei se modifică odată cu rata de forfecare aplicată.”
material moale
cercetătorii au descoperit, de asemenea, că limba broaștei este unul dintre cele mai moi materiale biologice cunoscute. Este la fel de moale ca țesutul cerebral și de 10 ori mai moale decât limba umană. Moliciunea extremă permite limbii să se deformeze și să se înfășoare în jurul prăzii în timpul impactului, creând o zonă de contact mare, ajutând la captare și aderență.
moliciunea limbii și natura viscoelastică o ajută, de asemenea, să mențină contactul cu insecta pe măsură ce se retrage înapoi în gură. Potrivit cercetătorilor, limba este foarte umezită și, pe măsură ce insecta este trasă spre broască, acționează ca un amortizor, stocând energie în țesutul moale și reducând forțele de separare între salivă și insectă. Noel folosește analogia unui cordon bungee. „Dacă limba ar fi mai rigidă, ar fi ca un om care sare de pe un pod cu o frânghie rigidă înfășurată în jurul gleznei.”
odată ce insecta se află în gura broaștei, saliva subțire de forfecare vine să se joace din nou. Broasca își retrage globii oculari în cavitatea bucală pentru a împinge insecta pe gât. Această mișcare produce o forță de forfecare paralelă cu limba, care este suficient de mare pentru a transforma saliva subțire și apoasă, iar insecta este eliberată și înghițită. Saliva în două faze ajută în toate fazele de captare a prăzii: vâscozitatea scăzută ajută la impact și eliberare, în timp ce vâscozitatea ridicată ajută la aderența prăzii.
adezivi reversibili
cercetătorii cred că aceste mecanisme ar putea inspira proiectarea adezivilor sintetici reversibili pentru aplicații de mare viteză. Noel a declarat pentru Physics World că și-ar putea imagina un astfel de adeziv „folosit pentru un mecanism rapid de colectare a obiectelor în drone” sau ca o modalitate de a apuca obiecte delicate de pe o centură de transportoare într-o fabrică de producție.
Pascal Damman de la Universitatea din Mons din Belgia a declarat pentru Physics World: „acest studiu confirmă ceea ce am arătat în munca noastră pe cameleoni, combinația de deformare elastică a limbii împreună cu mucusul vâscos asigură capturarea eficientă a prăzii. Cu toate acestea, sunt surprins să văd că forța de aderență observată pentru broaște este mult mai mică decât puterea de aderență observată pentru cameleoni.”
studiul este descris în Interfața Royal Society.