Ящерицы как лотосы
Фото: jeremyfoo / flickr.com

Фото: jeremyfoo / flickr.com

Микроструктуры на поверхности кожи позволяют гекконам оставаться всегда сухими и чистыми

Команда исследователей из Австралии и Великобритании обнаружила ранее неизученную особенность кожи гекконов — ее супергидрофобность.

Гекконы — предмет особого вдохновения и для ученых, и для инженеров. Одни стремятся всесторонне исследовать удивительную способность этих ящериц удерживаться на гладких поверхностях, другие стараются воссоздать ее искусственно. Главный секрет гекконов сегодня раскрыт, и зовется он силами Ван-дер-Ваальса. Эти межмолекулярные взаимодействия возникают между молекулами поверхности и многочисленными спикулами, микроскопическими волоскообразными отростками бета-кератина, которые во множестве покрывают подушечки лап ящериц.

На каждый квадратный миллиметр отростков приходится более 10 тысяч, и каждая спикула в десятки раз тоньше нашего волоса, а в высоту еще в разы короче. Каждая из них способна создавать адгезию от 5 до 25 нН — не слишком много — но вместе они несут достаточно силы для того, чтобы 70-граммовая ящерица могла удерживать десятки килограмм «на весу».

Меньше года назад эти феноменальные способности были воспроизведены: разработчики американского оборонного агентства DARPA представили материал Geckskin, с помощью «присосок» которого 100-килограммовый испытатель с грузом взобрался по вертикальной стеклянной поверхности. Однако недавно гекконы преподнесли новый сюрприз.

Изучая ящерицу Diplodactylus steindachneri, биолог из Австралии Иоланта Уотсон заметила, что на поверхности ее кожи то и дело появляются — и скатываются — мелкие капли влаги. Это происходило и на живом гекконе, и на отдельном срезе кожи: вода собиралась каплями, после чего буквально уносилась прочь, оставляя кожу чистой.

D. steindachneri населяют засушливые австралийские пустыни, в которых дожди большая редкость. Однако холодными вечерами и по утрам местный воздух содержит достаточно влаги для того, чтобы она конденсировалась обильной росой. Оседая на ящерице, вода становится питательной средой для размножения всевозможных паразитических и болезнетворных микробов и грибков. Видимо, поэтому гекконы выработали весьма эффективный механизм «самоочищения».

Исследовав кожу гекконов под микроскопом, Уотсон и ее коллеги из Австралии и Великобритании рассмотрели на ней бугорки диаметром около 250 мкм, покрытые мириадами спикул, каждая из которых не превышала в размере, как и средняя бактерия, пары микрон.

Такие микроструктуры известны у некоторых других живых организмов. Скажем, листьям лотоса они позволяют отталкивать влагу и очищаться от всего, что способно нарасти на них, настолько интенсивно, что явление это получило название «эффекта лотоса». Аналогично действуют и «волоски» на коже гекконов, делающие ее супергидрофобной: вода не смачивает кожу и не образовывает пленку, заставляя формировать крошечные капли, сидящие на кончиках спикул.

Ученые наблюдали за этим процессом в реальном времени. Нарастающие сферические капли увеличивались в размерах и легко сдувались ветром или просто скатывались вниз. Однако в некоторых случаях все происходило еще интереснее: достаточно крупные капли просто отскакивали прочь, будто подброшенные неизвестной силой.

Впрочем, действующая на них сила неизвестной оставалась недолго. В статье, которую Уотсон и ее коллеги недавно опубликовали в журнале Interface, поясняется, что при слиянии двух капель образуется более крупная, имеющая тот же объем, что и две предыдущие в сумме, но площадь поверхности заметно меньшую. Энергия поверхностного натяжения оказывается ниже, а избыток ее превращается в кинетическую, заставляя каплю буквально отскакивать в воздух.

Естественная «самоочистка» не требует никаких усилий и затрат ресурсов со стороны самой ящерицы. Поверхность кожи остается сухой и чистой «автоматически», за счет одной лишь своей структуры. Похоже, инженерам DARPA и других организаций снова есть чему поучиться у гекконов.

Особые полномочия для «борьбы с империализмом» Далее в рубрике Особые полномочия для «борьбы с империализмом»Президент Венесуэлы обвинил США в попытке организации государственного переворота

Комментарии

Авторизуйтесь чтобы оставлять комментарии.
Интересное в интернете
Не пропустите лучшие материалы!
Подпишитесь на «Русскую планету» в социальных сетях
Каждую пятницу мы будем присылать вам сборник самых важных
и интересных материалов за неделю. Это того стоит.
Закрыть окно Вы успешно подписались на еженедельную рассылку лучших статей. Спасибо!
Станьте нашим читателем,
сделайте жизнь интереснее!
Помимо актуальной повестки дня, мы также публикуем:
аналитику, обзоры, интервью, исторические исследования.
личный кабинет
Спасибо, я уже читаю «Русскую Планету»