Mantis Shrimps บรรจุหมัดที่ทรงพลัง-และในที่สุดนักวิทยาศาสตร์ก็พบว่าการโจมตีที่แข็งแกร่งสุด ๆ นี้ไม่ได้กำจัดกุ้งตัวเองขณะที่พวกเขาพุ่งออกมา ปรากฎว่ากุ้งเหล่านี้มี "โล่" ที่ดูดซับแรงกระแทกเป็นพิเศษเพื่อช่วยให้พวกเขาอยู่รอดได้ในขณะที่พวกเขาส่งเสียงพัด
หมัดของกุ้งตั๊กแตนตำข้าว (Odontodactylus scyllarus)เป็นสัตว์ที่กำลังขับเคลื่อนด้วยตนเองที่แข็งแกร่งที่สุด พวกเขาใช้หมัดเหมือนค้อนหรือคลับ Dactyl เพื่อ Shatter Prey's Shells การนัดหยุดงานนั้นแข็งแกร่งมากจนสามารถทำลายแก้วพิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำได้ซึ่งส่งมอบแรงเทียบเคียงได้กับกระสุนขนาด. 22
แต่เนื่องจากการนัดหยุดงานที่มีผลกระทบสูงเหล่านี้สร้างพลังจำนวนมากนักวิทยาศาสตร์จึงงงงวยว่าสัตว์เลื้อยคลานสามารถทนต่อคลื่นกระแทกที่รุนแรงที่เกิดจากการโจมตีของพวกเขาเอง
ในการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ 6 กุมภาพันธ์ในวารสารศาสตร์นักวิจัยตรวจสอบโครงสร้างของสโมสรกุ้ง การค้นพบของพวกเขาเปิดเผยว่าโครงสร้างจุลภาคของสโมสรเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นตัวดูดซับแรงกระแทกตามธรรมชาติเพื่อจำกัดความเสียหาย
"เราพบว่ามันใช้กลไก phononic-โครงสร้างที่เลือกตัวกรองคลื่นความเครียด" ผู้เขียนร่วมการศึกษาHoracio Dante Espinosaศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลและวิศวกรรมชีวการแพทย์ที่ Northwestern University กล่าวในกคำแถลง- "สิ่งนี้ช่วยให้กุ้งสามารถรักษาความสามารถที่โดดเด่นเหนือผลกระทบหลายครั้งและป้องกันความเสียหายของเนื้อเยื่ออ่อน"
หมัดที่ทรงพลัง
Peacock Mantis Shrimp ใช้ระบบที่ซับซ้อนของสลักทางชีวภาพและสปริงในคลับ Dactyl ของพวกเขาเพื่อปลดปล่อยหมัดด้วยความเร็ว 75 ฟุตต่อวินาที (23 เมตรต่อวินาที)พ.ศ. 2547การศึกษา - เร็วกว่าพริบตา 50 เท่า
ในขณะที่ความเร็วอันยิ่งใหญ่นี้ช่วยให้เกิดการระเบิดที่ทรงพลัง แต่ก็ยังสร้างคลื่นช็อกอันตราย
“ การนัดหยุดงานนั้นเร็วมากจนสร้างฟองสบู่ที่เกิดขึ้นซึ่งเมื่อยุบจะสร้างคลื่นกระแทกเพิ่มเติมส่งผลกระทบสองเท่าได้อย่างมีประสิทธิภาพ” Espinosa กล่าว
การวิจัยก่อนหน้านี้ตั้งทฤษฎีว่าโครงสร้างจุลภาคของ Dactyl Clubs ช่วยปกป้องกุ้งจากคลื่นกระแทกเหล่านี้
ในการศึกษาใหม่นักวิทยาศาสตร์ได้ทดสอบทฤษฎีนี้โดยใช้เทคนิคที่ใช้เลเซอร์ขั้นสูงเพื่อวิเคราะห์ว่าความยาวคลื่นที่แตกต่างกันนั้นเคลื่อนที่ผ่านคลับ Dactyl ของ Peacock Mantis Shrimp ได้อย่างไร
ผลการวิจัยพบว่ามีสองภูมิภาคที่สำคัญในสโมสรเหล่านี้ที่ช่วยให้พวกเขารอดชีวิตจากการนัดหยุดงานของตนเอง: ภูมิภาคผลกระทบและภูมิภาคเป็นระยะ
ภูมิภาคผลกระทบประกอบด้วยชั้นของเส้นใยไคตินที่จัดเรียงในรูปแบบก้างปลาที่ตอกย้ำสโมสรกับการแตกหัก
ใต้เลเยอร์นี้เป็นพื้นที่เป็นระยะซึ่งทำจากการเตรียมการบิดของเส้นใยไคตินแบบเลเยอร์ โครงสร้าง helicoidal ประเภทนี้เรียกว่าโครงสร้าง bouligand และพบได้ในและโครงกระดูกกล้ามเนื้อเพื่อให้ความแข็งแรงและความเหนียวแตกหัก
การทดสอบด้วยเลเซอร์วัดความเร็วของคลื่นความเครียดเสียงผ่านทั้งสองภูมิภาค คลื่นเหล่านี้ผ่านภูมิภาคผลกระทบไม่เปลี่ยนแปลง แต่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่แตกต่างกันผ่านภูมิภาคเป็นระยะ-แนะนำว่าภูมิภาคหลังทำให้เกิดคลื่นความถี่สูงเพื่อแยกย้ายกันไปเพื่อลดความเข้ม
นักวิจัยยังค้นพบว่าภูมิภาคเป็นระยะกรองคลื่นกระแทกความถี่สูงซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายอย่างมีนัยสำคัญต่อเนื้อเยื่อตามคำแถลง
คลื่นความถี่สูงถูกสร้างขึ้นเมื่อฟองสบู่ถล่ม
“ เราเชื่อมต่อความถี่สูงนี้กับความถี่ที่เกิดจากการล่มสลายของฟองในระหว่างเหตุการณ์ผลกระทบ” Epinosa กล่าว
การรวมกลุ่มของเส้นใยในภูมิภาคเป็นระยะนั้นทำหน้าที่เหมือน "โล่ phononic" การปิดกั้นอย่างแข็งขันเปลี่ยนเส้นทางและการกระเจิงคลื่นและในที่สุดก็ป้องกันคลื่นช็อกที่เป็นอันตรายจากการเดินทางอย่างมีประสิทธิภาพผ่านชั้น สิ่งนี้จะช่วยปกป้องเนื้อเยื่อที่ละเอียดอ่อนของกุ้งตั๊กแตนตำข้าวจากคลื่นกระแทกที่เกิดขึ้นของฟองสบู่คาวิตี้
“ การวิจัยให้หลักฐานการทดลองว่าโครงสร้าง Bouligand ของ Dactyl Club ของกุ้ง Mantis ของกุ้งทำหน้าที่เป็นโล่ phononic เลือกกรองคลื่นแรงเฉือนความถี่สูงที่เกิดขึ้นในระหว่างการกระแทก” Espinosa กล่าว
“ คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยปกป้องสโมสรของกุ้งตั๊กแตนตำข้าวจากความเสียหายโดยการลดความเครียดจากความเครียดความถี่สูงทำให้เป็นโครงสร้างที่ทนต่อแรงกระแทกที่ได้รับการปรับปรุงตามธรรมชาติ
จากการแถลงข่าวการศึกษาครั้งนี้สามารถนำไปใช้กับการพัฒนาวัสดุที่กรองเสียงสำหรับอุปกรณ์ป้องกันและสร้างแรงบันดาลใจวิธีการใหม่ ๆ เพื่อลดการบาดเจ็บที่เกี่ยวข้องกับการระเบิดในกีฬาและกีฬาที่มีผลกระทบสูง
