Les crevettes de mante ont un coup de poing puissant – et les scientifiques ont finalement compris comment cette frappe super forte n’élitère pas les crevettes elles-mêmes lorsqu’ils se déchaînent. Il s’avère que ces crevettes ont un « bouclier » absorbant les chocs spéciaux pour les aider à survivre lorsqu’ils fournissent des coups de broyage des coquilles.
Le coup de poing d’une crevette mante de paon (Odontodactylus scyllarus) est la frappe auto-alimentée la plus forte d’un animal. Ils utilisent des poings en forme de marteau, ou clubs dactyles, pour briser les coquilles de Prey. La frappe est si forte qu’elle peut même briser le verre d’aquarium, offrant une force comparable à une balle de calibre .22.
Mais parce que ces frappes à fort impact génèrent beaucoup de force, les scientifiques ont perplexe sur la façon dont les créatures peuvent résister aux ondes de choc intenses générées par leur propre attaque.
Dans une nouvelle étude publiée le 6 février dans la revue Scienceles chercheurs ont examiné la structure des clubs des crevettes. Leurs résultats ont révélé que la microstructure de ces clubs agit comme des amortisseurs naturels pour limiter les dégâts.
« Nous avons constaté qu’il utilise des mécanismes phononiques – des structures qui filtrent sélectivement les vagues de contrainte », co-auteur de l’étude Horacio dante Espinosaprofesseur de génie mécanique et de génie biomédical à la Northwestern University, a déclaré dans un déclaration. « Cela permet aux crevettes de préserver sa capacité de frappe sur plusieurs impacts et de prévenir les dommages aux tissus mous. »
Poinçon puissant
Les crevettes de paon mante utilisent un système complexe de verres biologiques et de ressorts dans leurs clubs dactyl pour libérer un coup de poing à une vitesse de 75 pieds par seconde (23 mètres par seconde), selon un 2004 Étude – 50 fois plus rapide que le clignotement d’un œil.
Bien que cette immense vitesse aide à porter un coup puissant, elle crée également des ondes de choc dangereuses.
« La grève est si rapide qu’elle crée des bulles de cavitation qui, lors de l’effondrement, génèrent des ondes de choc supplémentaires, offrant efficacement un double impact », a déclaré Espinosa.
Des recherches antérieures théorisé que la microstructure des clubs dactyles aide à protéger les crevettes de ces ondes de choc.
Dans la nouvelle étude, les scientifiques ont testé cette théorie en utilisant des techniques avancées basées sur le laser pour analyser comment les différentes longueurs d’onde se déplacent dans les clubs dactyl de la crevette de paon Mantis.
Les résultats ont révélé deux régions importantes de ces clubs qui les aident à survivre à leurs propres grèves: la région d’impact et la région périodique.
La région d’impact est composée d’une couche de fibres de chitine disposées dans un motif de chevrons qui renforce le club contre les fractures.
Sous cette couche se trouve la région périodique, faite à partir d’arrangements tordus de fibres de chitine en couches. Ce type de structure hélicoïdale est connu sous le nom de structure bouligand et se trouve dans écailles de poisson et exosquelettes de homard pour offrir une force et une ténacité à la fracture.
Les tests laser ont mesuré la vitesse des ondes de contrainte acoustique à travers les deux régions. Ces ondes ont traversé la région d’impact inchangée mais se sont déplacées à des vitesses variables à travers la région périodique – suggérant que cette dernière région provoque des ondes à haute fréquence à disperser pour réduire l’intensité.
Les chercheurs ont également découvert que la région périodique a filtré les ondes de choc à haute fréquence – qui peuvent endommager des tissus importants aux tissus, selon le communiqué.
Les ondes à haute fréquence ont probablement été générées lorsque les bulles de cavitation se sont effondrées.
« Nous avons connecté cette fréquence élevée à la fréquence générée par l’effondrement de la bulle pendant l’événement d’impact », a déclaré Epinosa.
Les faisceaux de fibres dans la région périodique agissent comme un «bouclier phononique», bloquant activement, redirigeant et diffusant les ondes, et empêchant finalement toute onde de choc nocive de voyager efficacement à travers la couche. Cela protège les tissus délicats de la crevette mante des ondes de choc résultantes de la bulle de cavitation.
« La recherche a fourni des preuves expérimentales que la structure Bouligand du club dactyle de la crevette Mantis fonctionne comme un bouclier phononique, filtrant sélectivement les ondes de cisaillement à haute fréquence générées lors de l’impact », a déclaré Espinosa.
« Ces fonctionnalités aident à protéger le club des crevettes Mantis contre les dommages en atténuant les vagues de stress à haute fréquence, ce qui en fait une structure résistante à l’impact naturellement optimisée », a déclaré Epinosa.
