Ponedjeljak, Prosinac 11, 2017
Croatian English French German Italian Serbian Slovenian
   
Text Size

Pretraživanje

Članci

Jačina paukove mreže leži u nečem većem od njezine niti

altDok su istraživači već dugo upoznati a nevjerojatnom jačinom paukove mreže, sama čvrsta priroda sitnih niti ne može objasniti kako mreža preživi višestruka kidanja i vjetrove koji prelaze jačinu uragana. Sada, istraživanje koje kombinira eksperimentalno opažanje paukove mreže sa složenim računalnim simulacijama, pokazuje da izdržljivost mreže ovisi, ne samo o jačini svilenih niti već i o načinu kako sveopća konstrukcija kompenzira štetu te o reakciji pojedinih pramenova na neprekidna izmjenjivanja opterećenja.


Kao reportaža s naslovnice, ovo saznanje je objavljeno u veljači 2012, u časopisu „Nature“ u kojem su istraživači s Tehnološkog instituta u Massachusettsu (MIT) i Politecnico di Torino iz Italije pokazali kako konstrukcija mreže lokalizira napetost i oštećenje, sačuvavši mrežu kao cjelinu.

„Višestruke istraživačke skupine su proučavale složenu, hijerarhijsku strukturu paukove svile i njenu zapanjujuću snagu, rastezljivost i izdržljivost“, kaže Markus Buehler, izvanredni profesor niskogradnje na MIT „ali dok razumijemo čudnovato ponašanje svile za vezanje-od nanostupnja na dalje-u početku krutog, njegovog postepenog omekšavanja pa zatim opet krućenja- imamo mali uvid u to kako molekularna struktura svile jedinstveno poboljšava radna svojstva mreže.“ Paukove mreže, koje se nalaze u vrtovima i garažama, su napravljene od više različitih tipova svile, no ljepljiva svila i svila za vezanje su najkritičnije za cjelovitost mreže. Ljepljiva svila je rastezljiva, vlažna i prijanjajuća, i to je svila koja se odmotava u rastućim spiralama od središta mreže. Njena glavna funkcija je hvatanje plijena. Svila za vezanje je kruta i suha i služi kao strukturalna potpora kako se niti šire iz središta mreže. Ona je najbitnija za mehaničko ponašanje mreže. Paukovi koji su bili dio istraživanja, Nephila clavipes, vrtni paukovi Araneus diadematus i drugi, pletu poznate spiralne uzorke navrh potporanja niti koje se šire zrakasto.
Građenje svake mreže iziskuje energiju čije često trošenje si pauk ne može priuštiti pa je izdržljivost ključ paukovog opstanka.


alt


Nizom računalnih modela koji su odgovarali laboratorijskim eksperimentima s paukovim mrežama, istraživači se mogli razlučiti koji čimbenici igraju pojedine uloge koje pomažu da mreža izdrži prirodne prijetnje, koje su lokalizirane (kao grančica koja pada na nit) ili raširene kao jaki vjetrovi. Računalnim modeliranjem mreže stvorili su virtualnu mrežu od virtualnih vlakana koju su uspoređivali s pravim mrežama. Istraživanje je pokazalo da cijela mreža reagira na bilo kakvo remećenje bilo kojeg njenog dijela. Takva osjetljivost javlja pauku da je uhvaćen plijen. No ipak, radijalne i spiralne niti igraju različite uloge u smanjivanju pokreta, i kada su opterećenja posebno jaka, one se žrtvuju da bi cijela mreža opstala. Znači, manja područja se žrtvuju da bi ostatak mreže mogao i dalje funkcionirati. Kada se radijalna nit zakači, mreža se deformira jače nego kada se uhvati spiralna no ipak, kada bilo koja nit popusti-pod jakim opterećenjem-to je i jedina nit koja popusti.
Jedinstvena priroda proteina paukove svile pojačavaju taj učinak. Kada se nit povuče, svilina jedinstvena molekularna struktura (kombinacija amorfnih proteina i poredanih nanostupanjskih kristala) se rasprostire kao se napetost pojačava, vodeći do istezanja koje ima četiri određene faze: početno linijsko vučenje, napinjanje kako se proteini odmotavaju, faza ukrućivanja koja upija veliku količinu snage i završna, faza „isklizavanja“ prije nego nit pukne. Prema spoznajama,oštećenje svilenih niti nastaje na točkama gdje se na vlakno utječe vanjskom silom no nakon puknuća se mreža vraća u stabilno stanje.









Share