На крыльях бабочек нашли защиту от сильных ливней

Ученые разгадали тайну хрупких крыльев / Phys.org

Гидрофобное покрытие и наноразмерные неровности позволяют крыльям оставаться сухими и не ломаться под ударами крупных капель.

Крылья бабочек — структура чрезвычайно хрупкая. Казалось бы, их может повредить даже сильный дождь. Однако ученые из Корнеллского университета выяснили, что благодаря особым структурам в крыльях крупные и тяжелые дождевые капли не наносят им вреда. Статья об этом опубликована в издании Proceedings of the National Academy of Sciences.

Предыдущие исследования на эту тему рассматривали в основном процессы, при которых вода падает на крылья бабочек относительно медленно. Но в природе капли дождя могут лететь со скоростью до десяти метров в секунду. Удар подобной каплей для бабочки эквивалентен удару шаром для боулинга для человека и может серьезно повредить существо.

Биологи под руководством Кима Сын-Хо решили понять, как эти капли взаимодействуют с супергидрофобными биологическими поверхностями, в том числе с крыльями бабочек. Собрав образцы листьев, перьев и насекомых, исследователи выпускали на эти объекты капли воды с высоты двух метров. Взаимодействие жидкости с поверхностью снимали при помощи высокоскоростной камеры, записывающей видео на скорости около тысячи кадров в секунду.

Падающая капля ударяется о гидрофобный слой воскоподобного покрытия и, распространяясь по поверхности, разбивается о множество наноразмерных неровностей, покрывающих крыло. Ученые сравнивают это с падением воздушного шара на острые иглы.

Разрушающее действие крохотных неровностей и зазубрин сокращает количество времени, в течение которого капля контактирует с поверхностью, а также ограничивает импульс и снижает силу удара по нежному крылу. Также подобная «защита» и гидрофобный восковой слой уменьшают теплопередачу: это очень важно, ведь для полета мышцы бабочки должны быть достаточно теплыми. Теряя тепло, бабочки становятся менее подвижными и превращаются в легкую добычу для хищников.

Благодаря такой структуре даже очень сильный дождь бабочкам не вредит. Их крылья остаются достаточно сухими для полета и не ломаются от ударов крупных капель.