Шея муравья выдерживает нагрузку, в 5 000 раз превышающую вес тела насекомого

Мы не перестаём восхищаться насекомыми: тем, как быстро они бегают, как далеко и высоко прыгают, какие тяжести могут переносить — и это если оставить в стороне множество удивительных вещей, связанных с их поведением. И хотя в том, что касается конструкции тела или физических возможностей, насекомые изучены, казалось бы, вдоль и поперёк, пришло время восхититься ещё раз: специалисты из Университета штата Огайо (США) обнаружили, что шея муравьёв может выдерживать давление, которое в пять тысяч раз превышает вес их тела.

Компьютерная микротомография шеи муравья (фото авторов работы).

Карлос Кастро (Carlos Castro) и его коллеги изучали место сочленения головы муравьёв с телом с помощью довольно-таки зверских опытов: приклеивая голову муравья ко дну центрифуги, исследователи запускали устройство и отмечали, на какой скорости тело муравья, стремящееся под действием центробежных сил к стенке, оторвётся от головы. (Стоит, наверное, заметить, что муравьёв перед казнью в центрифуге подвергали анестезии.) Именно так и удалось установить, что муравьиная шея выдерживает нагрузку в 3 400–5 000 раз бóльшую, чем вес тела насекомого.

Учёные и раньше пробовали оценить прочность муравьиной шеи, но до сих пор оценки были в пять раз меньше.

Одними лишь пытками в центрифуге зоологи не ограничились: они попробовали рассмотреть шейно-грудное соединение муравьёв в электронный микроскоп и с помощью компьютерной микротомографии. Оказалось, что переход от мягких, эластичных тканей шеи к относительно твёрдым тканям головы происходит постепенно, так что нагрузка распределяется равномерно и не приходится лишь на шею или на точку, где она соединяется с головой.

Кроме того, рассмотрев в микроскоп строение шеи и прилегающих к ней зон головы и груди, исследователи обнаружили, что переходные участки между ними имеют разную текстуру и покрыты выростами и волосками, кои, вероятно, как-то (как — вопрос) уменьшают механическое напряжение.

В общем, нет ничего удивительного в том, что муравьи могут таскать огромные куски листьев и пищи: их мощная шея легко это позволяет. Хотя биологи работали только с одним видом муравьёв, Formica exsectoides, скорее всего, у других муравьёв шея устроена точно так же. Да и другие насекомые в этом смысле могут от муравьёв не отставать. Наконец, если удастся в точности узнать инженерное решение, благодаря которому муравьиная шея может выдерживать такое напряжение, это, возможно, подтолкнёт развитие робототехники.

Результаты исследования опубликованы в Journal of Biomechanics.