Znajdź zawartość

Linie papilarne nie powodują, że chwyt naczelnych staje się pewniejszy. W rzeczywistości ich rola jest zupełnie inna: zmniejszają tarcie potrzebne do utrzymania na gładkich powierzchniach. Skóra jest gumowata, a zatem linie papilarne mogą w rzeczywistości osłabiać chwyt. Nasze eksperymenty z wykorzystaniem plastikowego kubka, ciężarków i pasków Perspeksu (szkła akrylowego), z których w laboratorium stworzyliśmy prostą maszynę, wykazały, że mam rację – przekonuje dr Roland Ennos z Uniwersytetu w Manchesterze. Brytyjczyk dodaje, że linie papilarne mają nie tylko naczelne, ale także będące torbaczami koale. U południowoamerykańskich małp podobne twory występują zaś nie na dłoniach, a na ogonach. Po co więc są? Mam swoją ulubioną teorię. Linie papilarne pozwalają skórze na odkształcanie się. Zapobiega to tworzeniu się pęcherzy. To dlatego bąble pojawiają się na gładkich częściach dłoni i stóp, a nie na pofałdowanych [...]. Obecnie testujemy tę teorię i dwie inne, że linie papilarne poprawiają chwyt na chropowatych powierzchniach lub zwiększają wrażliwość. Eliminując dotychczasowe wyjaśnienie, dr Ennos posłużył się trzema paskami szkła akrylowego (pleksi) i prawą ręką studenta Petera Warmana. Przeprowadzono badania uchwytu dla wszystkich palców, w tym dla kciuka. Paski pleksi miały różną szerokość, a maszyna ściągała je w dół za pomocą obciążonego kubka. Wyginanie palców pozwoliło określić parametry chwytu przy 3 kątach. Dzięki tak zróżnicowanemu scenariuszowi eksperymentu naukowcom udało się oddzielić wpływ dwóch zmiennych: siły dociskowej i obszaru styku. Okazało się, że tarcie wzrastało ze zwiększeniem powierzchni kontaktowej. To wbrew prawu fizycznemu, zgodnie z którym tarcie nie zmienia się, gdy powierzchnia staje się większa. Brytyjczycy uważają, że dzieje się tak, ponieważ skóra jest gumowata i nie stanowi typowego ciała stałego. Akademicy pokryli dodatkowo palce tuszem. Mogli w ten sposób sprawdzić, co dzieje się, gdy na paski pleksi działa się z różną siłą. W porównaniu do gładkiej skóry, linie papilarne ograniczały obszar styku o jedną trzecią, co zapewne zmniejszało tarcie. Badania wykazały, że palce zachowywały się bardziej jak guma niż jak ciało stałe. Współczynnik tarcia zmniejszał się przy mocniejszym ciągnięciu przez maszynę i zwiększał, gdy po spłaszczeniu rozszerzał się obszar kontaktu palców z przedmiotem. Z kolei naprężenie styczne było większe przy silniejszym nacisku, co sugeruje tworzenie się biofilmu pomiędzy palcami a powierzchnią ściskanego przedmiotu. W porównaniu z gładką skórą, linie papilarne o 30% zmniejszają powierzchnię styku, co redukuje tarcie. To z kolei sugeruje, że ich zadaniem nie jest poprawienie uchwytu. Jak zauważył doktor Ennos, eksperyment jego zespołu był tak prosty, że dało się go przeprowadzić i 100 lat temu. Nikt się jednak tą tematyką nie zainteresował. Bez sprawdzania przyjęto po prostu zgodne z intuicją założenie. Jak podkreśla, jego badania mogą mieć praktyczne zastosowanie. Osoby, które mają uszkodzone nerwy i się nie pocą, mają bardzo śliskie palce i nie mogą w nie chwytać. Teraz możliwe będzie opracowanie czegoś, co im pomoże.

W jaki sposób trzmiele, motyle czy pszczoły zbierające nektar utrzymują się na powierzchni kwiatu? Badacze z Uniwersytetu w Cambridge wykazali, że ułatwiają im to niewielkie komórki przypominające kształtem stożek, które stanowią dla odnóży owadów coś w rodzaju rzepa. Brytyjczycy zaobserwowali, że trzmiele potrafią rozpoznać teksturę powierzchni płatka wyłącznie na podstawie dotyku. Wolą też lądować na płatkach ze stożkowatymi komórkami niż na płaskich i gładkich materiałach. Z dodatkowym zaczepieniem są w stanie skuteczniej wyekstrahować nektar. W naturalnych warunkach trzmiele rozpoznają kwiaty na podstawie wskazówek wzrokowych i węchowych. Wykrywanie stożkowatych komórek musiało więc odgrywać inną rolę. Zespół Beverley Glover zaczął się więc zastanawiać, czy nie polega ona przypadkiem na zapewnieniu dodatkowego oparcia na śliskiej powierzchni rośliny. By to przetestować, entomolodzy stworzyli sztuczne płatki z żywicy epoksydowej. Połowa zawierała stożkowate struktury, reszta była zupełnie płaska. Kiedy formy ustawiano w poziomie, owady nie wykazywały żadnych preferencji i odwiedzały wszystkie kwiaty ze zbliżoną częstotliwością. Kiedy jednak kąt wzrastał, zaczynały wybierać kwiaty ze stożkowatymi komórkami i gdy odlewy z żywicy obracano do pionu, odwiedzały je w ponad 60% przypadków. Poczynania owadów utrwalono ultraszybką kamerą wideo, a następnie odtworzono nagranie w zwolnionym tempie. Dzięki temu widać było krok po kroku, co robi trzmiel. Kiedy lądował na płaskim epoksydowym płatku, nie miał się czego złapać i spadał. Gdy docierał do płatków ze stożkowatymi strukturami, zawsze sobie radził, a po zaczepieniu przestawał machać skrzydłami i zabierał się do pracy. Potem naukowcy postanowili sprawdzić, czy w naturze owady również preferują kwiaty ze stożkowatymi rzepami. Do eksperymentów wybrano rośliny z rodzaju Antirrhinum. Porównano lwie paszcze ze stożkowatymi komórkami ze zmutowanymi roślinami, które ich nie miały. Gdy kwiaty były ustawione poziomo, w połowie przypadków pszczoły siadały na jednych, a w połowie na drugich. W ustawieniu pionowym, które wymaga prawdziwej ekwilibrystyki, w 74% sytuacji owady decydowały się na egzemplarze z zaczepami. Dla owadów zachowanie równowagi i utrzymanie się na kwiecie wcale nie jest łatwe, zwłaszcza gdy na dworze mokro i wietrznie. Wspaniale jest widzieć, że ewolucja wyszła im na przeciw z tak prostym rozwiązaniem – uważa Glover. Nic dziwnego, że rzepy występują u ok. 80% kwiatów. Conical land 4, flat land 1 from Cambridge University on Vimeo.