|
| [ На главную ] -- [ Список участников ] -- [ Зарегистрироваться ] |
| On-line: |
| Herpetos / Новости / Как же гекконам удается ползать по стенам |
| Страницы: 1 |
|
| Автор | Сообщение |
|
Herpetos Admin Группа: Администраторы Сообщений: 82 |
Добавлено: 16-08-2005 02:29 |
|
До недавнего времени ни физики, ни биологи не могли толком объяснить, как же гекконам удается ползать по стенам. Довольно давно была выдвинута гипотеза, согласно которой тропические ящерицы пользуются липкими присосоками и крохотными крючками - либо и тем, и другим. Однако этих объяснений явно не хватало для того, чтобы понять суть явления. Оставалось неясным, какие из известных физических законов способствуют проявлению столь необычной способности ящериц. Келлар Отомн (Kellar Autumn) из Колледжа Льюиса и Кларка в Портенде (штат Орегон, США) и его коллеги предположили, что гекконы прикрепляются к стенам благодаря силам ван дер Ваальса. Они возникают в результате флуктуаций в распространении электрического заряда между соседними молекулами. При этом последним не нужно не быть полярными: изменения заряда во взаимодействующих частицах естественно становятся синхронными, благодаря чего молекулы притягиваются друг к другу. Группа Отомна проверила, прилипает ли геккон к полярному образцу диоксида кремния и неполярному - арсенида галлия. Выяснилось, что лапки ящериц одинаково прилипаются к обоим полупроводникам, а значит - на них и вправду воздействуют силы ван дер Ваальса. Отчет об эксперименте опубликован вчера в Proceedings of the National Academy of Sciences. По мнению ученых, наиболее эффективно прилипаться к поверхности гекконам помогают миллионы крохотных волосков, расположенных на подошвах их ног. Исследователи уже попытались позаимствовать идею у природы и попытаться создать на основе своего открытия новые материалы с необычными свойствами, а также весьма странные машины. Отомн и его коллеги уже получили два патента на изобретения, а сейчас вместе с компанией iRobot в Соммервилле (Массачусетс) и министерства обороны США пытаются создать ползающих по стенам миниатюрных роботов. - Я не могу смотреть мультфильм "Человек-паук" без мысли о том, что мы можем добиться лучших результатов, чем сказочный персонаж, - утверждает Отомн. - И, в конце концов, гекконы едят пауков. (http://www.dental.am/2002/09/42.html) |
|
|
Herpetos Admin Группа: Администраторы Сообщений: 82 |
Добавлено: 16-08-2005 03:26 |
|
Способность некоторых животных – мух, муравьев, гекконов – удерживаться на стенах и потолке раньше объясняли наличием на лапках животных присосок, выделением клея и т.п. А так ли это на самом деле? Ответ на этот вопрос решили поискать биологи из Университета г. Вюрцбурга (ФРГ) и Массачусетского университета (США). Ученые проследили за движением пчел и муравьев по оконному стеклу. Наблюдение под микроскопом позволило установить, что на кончике каждой лапки насекомого имеется пара микроскопических коготков. Они идут в ход, когда есть хоть малейшая возможность зацепиться за неровности. Между коготками имеется подушечка – аролиум. Она используется в тех случаях, когда стенка оказывается слишком гладкой и коготки скользят. Поверхность этой подушечки смазана клеевидным веществом, природа которого пока непонятна. Удивительно, что насекомое может регулировать его липкость. По одной из версий эта регуляция объясняется сверхслабыми токами, которые передаются по нервным окончаниям. А вот геккон «переплюнул» и пчел, и, муравьев. Физикам пришлось изрядно поломать голову над способом его передвижения по стенам и потолку. Одно время думали, что весь секрет в уникальных присосках, которыми снабжены лапы. Потом уповали на клей, которым-де они смазаны. Теперь американские ученые разгадали загадку геккона: при движении он использует законы молекулярной физики! К такому поразительному выводу пришла группа ученых «Гекко», которую возглавляют физиолог К.Отан из колледжа Льюиса и Кларка в г. Портленд (США) и физик Р.Фул из знаменитого Калтеха в г. Беркли (США). Когда геккон взбегает вверх по стенке, он может удержаться даже на одной прилипшей к поверхности лапке. Однако при этом незаметно, чтобы геккон прилагал какие-то усилия, чтобы оторвать приклеившуюся ногу, когда собирается сделать следующий шаг. В чем тут причина? Ученые внимательно изучили лапки геккона под микроскопом. Выяснилось, что присоски снизу прикрыты листочками ткани, расположенными подобно страницам в книге с мягким переплетом. Такую книгу можно поставить вертикально – странички изогнутся, но книга устоит. При большом увеличении видно, что каждый листочек покрыт сотнями тысяч тонких волосообразных щетинок. А щетинки, в свою очередь, делятся на сотни лопатообразных кончиков, диаметр каждого из которых всего 200 нм. Когда ученые, имитируя движение лапки геккона, сначала прижимали щетинку к сенсору измерительного прибора, а затем отрывали, обнаружилось, что щетинка способна выдержать вес муравья! Однако ни особого разрежения, свойственного вакуумным присоскам, ни следов клея на щетинках обнаружить не удалось. Как оказалось, здесь работают силы Ван-дер-Ваальса, или, говоря иначе, силы межмолекулярного взаимодействия. Теория сил Ван дер Ваальса очень сложна и основывается на квантовой механике. Молекулы веществ на малых расстояниях отталкиваются, а на больших притягиваются. Энергия Ван-дер-Ваальсовых сил притяжения составляет 0,419–4,19 кДж/моль. Эти силы малы и часто теряются на фоне более мощных сил. Но именно этими малыми силами умеет управлять геккон. Когда он опускает лапку на поверхность, лопаточки на концах щетинок столь плотно прилегают к ней, что в работу включаются силы Ван дер Ваальса. Лапка как бы прилипает к вертикальной стене или потолку. Но чуть геккон напряжет мышцы и потянет лапку – силы Ван дер Ваальса исчезают, и лапка легко отделяется от поверхности. Фантазия природы неистощима, когда она конструирует тот или иной живой организм. Изучением возможностей использования ее находок на благо человечества занимается наука бионика. На основе изобретения геккона можно сделать липкую ленту, подобную скотчу, которую можно использовать повторно и даже в условиях невесомости (обычный скотч в космосе не работает). Можно изготовить обувь, которая не скользит на льду и прочно держит человека на вертикальной стене. Она облегчила бы жизнь не только альпинистам, монтажникам-скалолазам, но и нам, обычным людям. Но чтобы воспользоваться подобной идеей, надо крепко потрудиться биологам, физикам и математикам. Даром природа секреты не отдает! |
|
|
Herpetos Admin Группа: Администраторы Сообщений: 82 |
Добавлено: 16-08-2005 03:33 |
|
Отвечает Келлар Отэм (Kellar Autumn) из Колледжа Льюиса и Кларка На лапках гекконов нет никаких липких веществ. Зато их ступни покрыты миллионами микроскопических щетинок. На конце каждой щетинки имеется множество наноструктур, которые называются лопаточками и обеспечивают тесный контакт с различными поверхностями. В прошлом году мы с коллегами выяснили, что сцепление щетинок с поверхностью обеспечивается слабым межмолекулярным ван-дер-ваальсовым взаимодействием, которое обусловлено скорее геометрией наноструктур, нежели их химическими особенностями. На основании нашего открытия мы сделали вывод, что любую поверхность можно сделать "липкой", если покрыть ее мельчайшими выступами. Этот принцип удалось использовать для создания первой искусственной гекконовой лапки. Управление прилипанием и отлипанием тоже связано с геометрией, а не с химией. Все 6,5 млн. щетинок средней ящерки могут выдержать вес до 130 кг. Впечатляющая сила сцепления заставляет задуматься: как же гекконы отрывают свои лапки от поверхности всего за 15 мс? Оказалось, что щетинка легко отцепляется, если ее наклонить на 30?: ствол волоска действует как рычаг, отрывающий лопаточки от поверхности. Чтобы уменьшить усилие, геккон отлепляет щетинки по очереди, а не все сразу. (http://www.sciam.ru/2004/4/sprosite1.shtml) |
| Страницы: 1 |
|
| Herpetos / Новости / Как же гекконам удается ползать по стенам |