този

Дяволските бронирани бръмбари са почти нечупливи - можете да ги удряте, да ги тъпчете или да ги прегазвате с кола и те ще тичат, без да бъдат смачкани.

Сега учените знаят защо външните крилати кутии на тези бръмбари, известни като elytra, са толкова здрави: Те са съставени от поредица от безпроблемно блокиращи се части от пъзела; геометрията и вътрешната структура на този „пъзел” дизайн увеличават здравината на бронята на скарабея.

Бронираните бръмбари (Diablo de floeodes) са с дължина от около 15 до 25 милиметра от 0,6 до 1 инч и се срещат в горските местообитания в Западна Северна Америка, където живеят под кората на дърветата. Въпреки че техните предци можеха да летят, бронираните бръмбари отдавна загубиха полетните си способности и предпазителите си от елитрата, образувайки щит, устойчив на смачкване.

Свързани: Запознайте се с бръмбарите: впечатляващи образци от лондонските музеи

Ентомолозите са добре запознати с устойчивостта на тези бариери. Усилията за фиксиране на бронирани бръмбари за монтиране, показване и съхранение често завършват с непробито насекомо и купчина огънати стоманени щифтове, пишат учените в новото си проучване, публикувано онлайн днес (21 октомври) в списание Nature.

Изследователите проведоха тестове за компресия на бръмбарите, за да видят на каква сила могат да издържат тези щитове, преди да се счупят. Те открили, че „железните“ бръмбари могат да издържат на непрекъснати сили до 149 нютона или 33 паунда. (15 килограма). Това е около 39 000 пъти телесното тегло на бръмбарите и повече от два пъти силата, която другите видове земни бръмбари могат да издържат, според проучването.

Мозайката се присъединява

Микроскопският анализ на напречните сечения на екзоскелета показва странични опорни структури, които правят някои части на елитрата по-твърди от други, за да разпределят тежестта равномерно върху гърба на бръмбара и да защитят органите му. И още укрепване дойде от шева, където елитрата се сливаше.

При летящите роднини на бронирания бръмбар елитрата се събира в "дизайн с език и бразда", което им позволява внимателно да се отварят, затварят и освобождават долните крила за полет, съобщават изследователите. Но при бронираните бръмбари слетите елитри се напасват като парчета в пъзел по корема на насекомото. Изпъкналите части на тези взаимосвързани парчета, наречени остриета, също разпределят напрежението в екзоскелета, предотвратявайки напукването му.

Напречното сечение на дяволски брониран бръмбар разкрива слоеве странична опора в неговия екзоскелет. (Кредит на изображението: Дейвид Кисалиус)

Когато изследователите отпечатваха 3D проби, за да тестват здравината на връзките на прободния трион, те откриха, че шевовете с пет остриета са по-твърди и могат да издържат на по-големи натоварвания. Учените също така откриха наслоени микроструктури в напречни сечения на остриетата, които допълнително отклониха напрежението от най-уязвимите части, предпазвайки тесните „шийки“ на блокиращите се части от пъзела от счупвания и карайки парчетата да се слепват по-плътно.

Разкриването на биологичната архитектура, която прави екзоскелетите на бронираните бръмбари почти нечупливи, може да помогне на инженерите да проектират конструкции, които са по-устойчиви на удар, и изследователите изпробват това със собствените си 3D отпечатани дизайни.

"Ние демонстрираме това, като създаваме блокиращи конци от биомиметични съединения, които показват значително увеличение на издръжливостта в сравнение с често използваната инженерна става", пишат учените в изследването.

Първоначално публикувано в Live Science.