Укус этих муравьев должен разрывать их головы на части. Вот почему этого не происходит
Челюсти этих маленьких насекомых смыкаются со скоростью почти 200 км/ч. Как им не расплющивает голову?
Команда биологов и инженеров изучила вид муравьев-понеринов под названием Odontomachus brunneus, живущий в некоторых частях США, Центральной Америки и Западной Индии. Чтобы набрать силу для своих молниеносных укусов, муравьи сначала раздвигают челюсти, чтобы они образовали угол в 180 градусов, и «взводят» их против защелок внутри головы.
Их голова должна разорваться
Команда обнаружила, что огромные мышцы, прикрепленные к каждой челюсти с помощью похожего на сухожилие шнура, подтягивают челюсти на место, а затем сгибают, чтобы накопить запас упругой энергии. Это сгибание настолько сильное, что оно деформирует голову муравья. Когда муравей решает защелкнуть челюсти, мышцы расслабляются, и эта накопленная энергия сразу высвобождается, заставляя челюсти смыкаться.
Исследователи изучили этот механизм в мельчайших деталях, но они долго ломали голову над тем, как такая система может работать, не создавая слишком большого трения. Трение не только замедлит челюсти, но и приведет к разрушительному износу в точке вращения каждой челюсти. Используя математическое моделирование, они в конечном итоге нашли ответ на вопрос, как муравьи избегают этой проблемы.
Оказалось, что после отпускания защелок челюсти муравьев описывают идеальную дугу, достигая максимальной скорости около отметки 65 градусов, прежде чем начать замедляться. Кончики челюстей при этом развивали максимальную скорость в 195 км/ч. Ученые определили, что это сверхбыстрое движение происходило плавно и точно благодаря нескольким силам, действующим на челюсти одновременно.
Во-первых, когда голова муравья возвращается в свою обычную форму, кончик каждой челюсти отламывается. Между тем, большие мышцы внутри головы муравья расслабляются и перестают растягивать похожие на сухожилия шнуры, к которым они были прикреплены. Когда каждый шнур возвращается к своей нормальной длине — представьте, что вы внезапно отпустили растянутую резиновую ленту — и дергает за конец челюсти, которая находится внутри головы муравья. Именно это одновременное нажатие и вытягивание заставило челюсти муравья лететь навстречу друг другу.
Аналогичный принцип работает, когда вы вращаете бутылку на плоской поверхности; движение, необходимое для вращения бутылки, включает в себя выталкивание одного конца бутылки вперед, одновременно оттягивая другой конец назад. Аналогично, когда балерины выполняют пируэты при поддержке партнера, партнер выдвигает одно ее бедро вперед, а другое оттягивает назад, чтобы помочь партнерше совершить поворот за счет физических сил.
