1. Випадкові записи:

Деякі морські організми проявляють чудеса інженерної думки, створюючи дивно міцні мікроскопічні структури.

Інженери часом запозичують ідеї у самої природи. Існує крім того такий напрямок в науці - біоніка, яка вивчає, як можливо пристосувати природні технічні відповіді для користі людству. Наприклад, гомілкова кістка людини, не звертаючи уваги на власну вигнуту форму, може витримувати вертикальне навантаження більше тонни. Таку міцність їй постачають особливим чином орієнтовані кісткові структури.

Схожий принцип був використаний при проектуванні Ейфелевої вежі, в слідстві вона і виявилася такою легкою і міцною. Не дивлячись на те, що архітектор і наш інженер Володимир Шухов застосовував для своєї знаменитої вежі ще легшу гіперболічного конструкцію, яку він сам і придумав. На одиницю висоти Шуховской радиобашни було використано втричі менше металу, ніж біля Ейфелевої вежі в Парижі.

Euplectella aspergillum - прекрасні морські губки, якісь іменують кошиками Венери. Фото: NOAA Photo Library / Flickr. Вузькими скляними нитками, спікулами, морські губки Euplectella aspergillum закріплюються на морському дні.

Від того, як міцно губка закріпиться на поверхні, залежить майже її життя, виходячи з цього природний відбір наділив ці нитки незвичайної ін Розріз спікули морської губки (зліва) і теоретична модель матеріалу з круговими шарами (праворуч), яка постачає більшу міцність конструкції. Еволюція стала причиною походженням біологічної структури, яка вибудувана відповідно до вірним інженерні <>

Але повернемося в світ природи, зокрема до безхребетних. На відміну від тих, хто протягом еволюції обзавівся внутрішнім скелетам, на зразок ссавців, птахів або риб, безхребетних доводиться, що називається, жити без «внутрішнього стрижня». Якісь види безхребетне існування в повній мірі влаштувало, інші ж створили собі різні форми екзоскелета, щоб краще виживати у ворожому світі.

Наприклад, молюски сховалися в міцні раковини, а краби обзавелися не тільки міцним панциром, а й грізними клешнями. Але звернення на даний момент відправиться не про них, а про другий цікавому класі морських безхребетних - про скляних, або шестипроменевих, губах. Найвпізнаваніші, та й найпрекрасніші представники їх утворюють сімейство під назвою кошик Венери.

Скелет цих губок є ажурний циліндр, виконаний з переплетених волокон з діоксиду кремнію, або, грубо кажучи, зі скла. Як з'ясувалося, такі волокна по особливостям нічим не поступаються сучасним оптоволоконним ниткам. Ось лише в індустрії вони виготовляються при температурі більш ніж 1000 градусів, тоді як губка, перебуває на морському дні, нормально робить продукт для того щоб же якості при температурі всього лише пара градусів вище нуля.

Дійсно, виробникам оптоволокна є чому повчитися. Друга цікава особливість кошики Венери - то, як вона кріпиться до дна моря. Якорем їй допомагають довгі, товщиною з людську волосину скляні нитки, іменовані базальними спікулами. На них знаходяться мікроскопічні гачки, завдяки яким губка міцно чіпляється за поверхню.

Здавалося б, застосовувати тендітну скляну нитку в якості якірного ланцюга виглядає не продуманим кроком. Але це, поки ми не глянути на структуру такої нитки в розрізі.

Товщина «якірної» спікули близько 50 мікрометрів, що утворює одну двадцяту частину міліметра. У центрі нитки знаходиться серцевина, яку, зі свого боку, оточують пара десятків концентричних шарів. Всі верстви і серцевина зроблені зі скла, а компактність прошарок між ними виконана з органічного матеріалу. По виду така картина сильно нагадує зріз стовбура дерева.

Фотографія спікули в розрізі так і залишалася б ілюстрацією до якого-небудь довідника морфології підводних мешканців, не потрап вона на очі доктору наук Ханешу Кесарі з факультету інженерії Брауновського універсітета.І ось тут спрацювала так звана досвідчена деформація погляду на навколишній світ.

У разі якщо біологи бачили всього лише хитромудру концентричну структуру, то інженер одразу ж звернув увагу на товщину кругових шарів. Вона змінювалася від центру до зовнішнього краю спікули по повною мірою певним законом: в були самі товсті шари, а в міру наближення до поверхні їх товщина рівномірно зменшувалася. І в разі якщо морська губка протягом еволюції застосовувала таке технічне відповідь для настільки вкрай важливої ​​частини тіла, то, можливо, це було не просто так.

Від того, як міцно губка закріпиться на поверхні, залежить майже її життя. Виходячи з цього міцність спикул, якими вона тримається за дно, робиться одним з відповідальних чинників природного відбору. Інженери вирішили перевірити, як будова скляних ниток губок відповідає найкращій конструкції з позицій науки. Була створена модель, вимальовуються будова спікули: серцевина у вигляді цілого стержня, оточена концентричними поверхнями змінної товщини.

Задавши параметри міцності матеріалу, з якого губка виготовляє власні спікули, дослідники обчислили, якою має бути оптимальна товщина шарів.

Дивно, але результати розрахунків на міцність стали причиною тому ж самому принципу, за яким губки конструюють власні «якорі». Профіль розподілу товщини шарів теоретичної моделі виявився в точності таким же, як в природі. Виходить, що еволюція, що не вивчаючи спрямують в університеті, прийшла, однак, до саму вдалому інженерного відповіді.

Фото: NOAA Photo Library / Flickr, Brown University

За даними PNAS і Brown University

Творець: Максим Абаєв

Джерело: nkj.ru

Випадкові записи:

Неймовірно красиве відео коралів і морських губок

Схожі статті, які вам сподобаються:

• Коли губки правили світом

  Після закінчення першого масового вимирання всесвітній океан заповнився губками. Історія Ґрунти знає п'ять масових вимирань - ми говоримо «великих», ...

• Створено прототип портативного пристрою для опріснення морської води

  Вчені створили портативний пристрій на базі микроканалов, талановите поділити потік морської води на нанорозмірні потоки солоної і прісної води, що ...

• Нано вижато з губок

  20010,0,3500, Вченими, в тому числі російськими, представлені результати дослідження морської губки гіалонеми, які дозволяють розпочати розробку ...

• Морські їжаки стріляють отруйними «клешнями»

  У той час, коли наближається ворог, смугасті морські їжаки дають залп отруйними педицелляриями, якісь впиваються в ворога і відганяють його від ...