Размер тела гекконов колеблется от 2 до 250 грамм, разница в масштабе более чем в 100 раз. Предполагалось, что большие подушечки пальцев ног объясняют способность карабкаться как более крупные гекконы, так и более мелкие. Но теперь команда биологов и ученых-полимеров из Массачусетского университета в Амхерсте показала, что увеличение площади подушечек пальцев ног геккона само по себе не может объяснить этого.
Вместо этого в серии экспериментов на животных и синтетических животных они предполагают, что тела гекконов действуют как пружина, и что по мере того, как гекконы становятся больше, они также становятся более жесткими, что позволяет им лазать так же, как и маленьким гекконам.Сообщая в текущем выпуске PLOS ONE, функциональный морфолог Дункан Дж. Иршик, ученый-полимер Альфред Дж.
Кросби и его коллеги показывают, что у гекконов есть пружинный механизм в их телах для усиления адгезии по мере их увеличения. В 2012 году четверо авторов изобрели гибкий клей Geckskin.
Он имитирует способность геккона сильно, но легко прикреплять и отделять ноги, чтобы ходить по стенам и потолку.Ведущий автор данной работы, докторант Кейси А. Гилман, измерил способность пяти видов гекконов, вес которых варьируется от 0,7 до 3,5 унций (от 2 до 100 граммов), прилипать к стеклу на приборе для измерения силы, который измерял гекконов. цепляющая сила. Она также измерила изменения жесткости анатомии геккона.
Кроме того, ученые-полимеры в группе создали синтетические трехпалые лапки геккона из тканей и мягких эластомеров для моделирования адгезионных свойств.Гилман и его коллеги обнаружили, что по мере увеличения размера тела геккона вся их адгезивная система, то есть сухожилия, кожа, соединительная ткань и щетинки, становилась жестче, в результате чего ноги и ступни более крупных животных становились намного жестче, чем у более мелких гекконов.
По словам авторов, повышенная жесткость играет важную роль в том, что более крупные гекконы обладают достаточной силой сцепления для лазания. Включив в свою модель как площадь подушечки пальца геккона, так и его жесткость, биологи обнаружили, что можно объяснить 92% различий в адгезионной способности у различных видов гекконов. «Как и предполагалось, — отмечают исследователи, — адгезивная система для гекконов становится менее податливой (более жесткой) по мере того, как гекконы становятся крупнее».Специалисты по материалам создали модель системы геккона, используя синтетическую клейкую подушку и сухожилие, или механическую пружину, и провели эксперименты по имитации динамического движения при лазании.
Эти эксперименты с синтетическими лапами геккона показали ту же картину, подтверждая результаты, наблюдаемые у живых гекконов. Кросби говорит: «Эти открытия не только помогают нам понять окружающий нас мир природы, но и дают инженерам физические ингредиенты для создания новых, лучших клеев».Иршик говорит, что повышенная жесткость увеличивает адгезию, поскольку позволяет поверхностным силам на поверхности, создаваемым связями Ван-дер-Ваальса, эффективно накапливаться и распределяться. «Наш анализ показывает, что простые механические изменения у гекконов объясняют большую часть адгезионной способности гекконов».
Это исследование финансировалось грантом программы Human Frontiers Science Program, Страсбург, Франция.