Dzięki bąblom powietrza chrząszcz spaceruje pod wodą

[KopalniaWiedzy.pl 322]

Jak u innych owadów, stopy chrząszczy są zakończone pazurkami. Na pazurkach znajdują się włoski (setae), które czasem są pokryte lepką oleistą substancją. Dzięki tym wszystkim trikom utrzymanie na gładkiej - dodajmy suchej - powierzchni to betka. Kałdunica zielona (Gastrophysa viridula) bije jednak wszystkich na głowę, bo dzięki bąblom powietrza między włoskami potrafi także spacerować po dnie zbiorników wodnych.

Naoe Hosoda z Narodowego Instytutu Materiałoznawstwa w Tsukubie nawiązała współpracę ze Stanisławem Gorbem z Uniwersytetu w Kiel. Duet schwytał 29 dzikich chrząszczy i pozwolił im zejść po kładce na dno pojemnika z wodą. O dziwo, mimo zmiany środowiska kałdunice nie przerwały marszu. Poruszały się całkiem sprawnie, a ich mięśnie generowały znaczną siłę. Japońsko-niemiecki zespół zmierzył ją, przyczepiając owady do siłomierza za pomocą ludzkiego włosa.

Kałdunice nie toną, bo dysponują naturalną pływalnością. Na czym więc polega sztuczka? Pokryte olejem owłosione poduszeczki przytrzymują bąble powietrza, które w kontakcie z hydrofobowym podłożem przesuwają cząsteczki wody, miejscowo je osuszając i wytwarzają adhezję kapilarną. Między stopą a podłożem powstają ciekłe mostki. Mimo że przebywają nad dnie zbiornika lub pokonują zalane pochylnie, G. viridula funkcjonują więc jak podczas spaceru po liściu skąpanym w promieniach słońca. W skrócie można powiedzieć, że przywieranie chrząszczy do materiałów hydrofilowych jest pod wodą słabsze niż na powierzchni, a do powierzchni hydrofobowych porównywalne.

Dodając do wody detergentu, naukowcy udowodnili, że dla umiejętności kałdunic zielonych kluczowe są bąble powietrza. Tuż po tej manipulacji chrząszcze odrywały się bowiem od dna i unosiły ku powierzchni.

Ponieważ Hosoda pracuje w Instytucie Materiałoznawstwa, jej badania dotyczyły biomimetyzmu. Zależało jej na stworzeniu materiału o tych samych właściwościach, co stopy G. viridula. W efekcie powstał krzemowy polimer z kolumienkami, pomiędzy którymi gromadzą się bąble powietrza. Jeśli w płytce nie ma filarów, nie przywiera do dna. Im większe się jednak zastosuje, tym większe bąble powietrza zatrzymuje i tym większą trzeba przyłożyć siłę, by ją oderwać od podłoża.