Camarão Mantis revela o segredo para sobreviver às suas ondas de choque mortais: WebCuriosos

Nada mais no Reino Animal dá um soco como o camarão de Mantis. Este minúsculo crustáceo colorido oferece um Wallop a 23 metros por segundo-um rei que entregava 1.500 Newtons de força para abrir as conchas de suas presas.

Esses golpes são tão poderosos que os cientistas se perguntam como o próprio crustáceo permanece intacto contra os efeitos do recuo.

Agora, eles descobriram um de seus segredos. Os clubes de dactyl que choveram pela dor de camarão de Mantis têm uma estrutura fascinante que filtra os choques, protegendo o animal atrás deles.

“O camarão Mantis é conhecido por sua greve incrivelmente poderosa, que pode quebrar as conchas moluscas e até quebrar o vidro de aquário”. diz o engenheiro mecânico Horacio Espinosa da Northwestern University nos EUA.

“No entanto, para executar repetidamente essas greves de alto impacto, o clube de dactyl do camarão Mantis deve ter um mecanismo de proteção robusto para prevenir a auto-dano. A maioria dos trabalhos anteriores se concentrou na resistência ao clube e à resistência de rachaduras, tratando a estrutura como um protetor de impacto endurecido .

“Descobrimos que ele usa mecanismos fonônicos – estruturas que filtram seletivamente ondas de tensão. Isso permite que o camarão preserve sua capacidade impressionante sobre vários impactos e evite danos nos tecidos moles”.

O soco do camarão Mantis foi estudado em detalhes. À medida que se move através da água em alta velocidade, produz o que é conhecido como um Bolha de cavitação. À medida que a água é empurrada para o lado em alta velocidade, sua densidade diminui a ponto de a água dentro da bolha de baixa densidade vaporiza.

Mas essa bolha, cercada por água de alta densidade, não pode durar muito: ela imediatamente implodia em uma explosão de calor, luz e som.

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É a energia liberada por essa bolha em colapso que pode quebrar conchas (e aquários).

“Quando o camarão de Mantis ataca, o impacto gera ondas de pressão em seu alvo”. Espinosa diz. “Ele também cria bolhas, que rapidamente entram em colapso para produzir ondas de choque na faixa de megahertz. O colapso dessas bolhas libera intensas explosões de energia, que viajam pelo clube do camarão. Esse efeito secundário de ondas de choque, juntamente com a força de impacto inicial, faz do manto Greve de camarão ainda mais devastador. “

No entanto, o camarão Mantis é incólume por esse tremendo choque, que deve gerar para fora em todas as direções.

Para descobrir o porquê, uma equipe liderada pelo engenheiro Nicolas Alderete, da Northwestern University, deu uma olhada detalhada nos clubes de dactyl do camarão de pavão de pavão (Odontodactylus scyllarus) para ver se poderia produzir alguma pista.

Eles usaram duas técnicas, como ultrassom a laser de picossegundos e espectroscopia de grade transitória na armadura da criatura, para ver como ela respondeu à propagação de ondas de estresse – e descobriram que os clubes de dactyl são estruturados exclusivamente para amortecer e filtrar essas ondas para proteger o Mantis Shrimp.

Já sabíamos que a estrutura da armadura do Dactyl Club está em camadas, um pouco como uma lasanha. A superfície de impacto é uma camada fina de hidroxiapatitaum mineral composto principalmente de cálcio e fósforo, como o revestimento dos dentes. A região de impacto diretamente abaixo consiste em uma camada de fibras de quitina dispostas em um padrão de espinha de peixe que otimiza a integridade estrutural.

E, diretamente abaixo, é uma camada de feixes de fibra de quitina dispostos em um estrutura semelhante a saca-rolhascada pacote que é girado um pouco mais do que seus vizinhos. Esta camada forma o que é conhecido como um Estrutura de Bouligandconhecido por aumentar a resistência à fratura.

O que os pesquisadores descobriram é que essa camada também atua como um escudo fonônico de bandgap – um material que filtra as ondas de som e estresse, controlando como essas ondas interagem com as estruturas periódicas do material. A estrutura de Bouligand da quitina no clube Dactyl do camarão Mantis faz exatamente isso.

“A região periódica desempenha um papel crucial na filtragem seletiva de ondas de cisalhamento de alta frequência, que são particularmente prejudiciais aos tecidos biológicos”. Espinosa explica. “Isso protege efetivamente o camarão das ondas de estresse prejudiciais causadas pelo impacto direto e pelo colapso da bolha”.

A equipe planeja projetar e realizar experimentos subaquáticos para observar a eficácia e as limitações dessa maravilhosa armadura-talvez com o objetivo de futuros projetos de materiais inspirados em biodomínios.

A pesquisa foi publicada em Ciência.