Ученые выяснили, как жук-броненосец может нести огромный вес

Жук, обитающий в лесных районах западного побережья США, имеет длину около 2 см. Как и у некоторых других видов нелетающих жуков, его крылья, известные как надкрылья, не только затвердевают, но и срастаются. Результат — грубая черная броня, которая защищает его от раздавливания.

Исследователи показали, насколько прочна эта броня, обнаружив, что дьявольский броненосец может противостоять гораздо большим силам, чем другие нелетающие жуки из аналогичных мест обитания, выдерживая нагрузки, примерно в 39000 раз превышающие массу тела. Это сравнимо с человеком весом 90 кг, который выдерживает вес около 280 двухэтажных автобусов.

В статье журнала Nature Кисайлус и его коллеги рассказывают, как они исследовали структуру экзоскелета жука, чтобы понять, что делает его таким жестким.

Среди своих находок они обнаружили, что сросшиеся надкрылья жука сцеплены. В то время как у других жуков надкрылья переплетены, у дьявольского броненосца было большее количество взаимосвязанных секций, напоминающих соединенные части головоломки. В последующих экспериментах команда обнаружила, что это помогает распределить вес и сделать соединение более надежным.

Также было обнаружено, что надкрылья многослойны и богаты белком, который повышает прочность. Эксперименты показали, что при приложении груза к месту соединения надкрылий расслаиваются, снимая напряжение, оставляя соединение нетронутым.

Надкрылья соединены с панцирем жука на его нижней стороне более прочными и жесткими соединениями там, где жизненно важные органы нуждаются в защите, и более гибкими соединениями в других местах, которые, по словам команды, действуют немного, как пружины, поглощая энергию, когда на насекомое действуют силы.

Дальнейшие эксперименты показали, что особенности, наблюдаемые в экзоскелете дьявольского броненосного жука, могут быть использованы для разработки методов соединения материалов. Было обнаружено, что включение таких элементов дает более прочные соединения, чем крепежные детали, обычно используемые в газотурбинных двигателях.

Макс Барклай, куратор жуков в Музее естественной истории в Лондоне, который не принимал участия в исследовании, сказал, что, хотя многие виды жуков могли улетать от угроз, нелетающий дьявольский броненосный жук должен был закалиться, чтобы выжить.

Барклай добавил, что, хотя большинство жуков живут всего несколько недель, дьявольский броненосец может жить около семи или восьми лет. «Эти жуки живут 1000 лет, эквивалентно жукам, поэтому им приходится защищать себя от риска так, как этого не делают более короткоживущие существа», — сказал он.