Главная » Статьи » Экология

От чего зависит прочность паутины?
По словам ученых, ключом к замечательной прочности паучьей паутины служит ее способность адаптироваться к различным уровням напряжения.

Специалисты провели компьютерное моделирование, чтобы понять, какую нагрузку способна выдержать естественная паутина, и как реагирует на нагрузку структура нитей паутины. Паутина выдержала разнообразные нагрузки, в том числе и ураганные ветры.

ПаутинаСвои открытия ученые опубликовали в журнале "Nature". Они обнаружили, что конструкция паутины и уникальные свойства ее нитей, позволяют рваться только одной нити, оставляя остальную часть паутины неповрежденной.

"Это поразительно поскольку, фактически, инженерные конструкции не ведут себя таким образом, - объясняет д-р Маркус Бухлер из Массачусетского Технологического Института, руководивший исследованием. - В здании, в автомобиле, или в самолете, подвергающемся большим механическим нагрузкам, ломается, как правило, вся конструкция, становясь полностью не функциональной".

Бухлер, эксперт по молекулярной механике, совместно с коллегами изучили паутину разнообразных пауков, в том числе европейского садового паука (Araneus diadematus) и ткачей сферических конструкций (Nephila clavipes).

Изучая нити паутины на молекулярном уровне, ученые обнаружили, что они могут объяснить поведение паутины в целом.

Каждая индивидуальная нить, поясняет д-р Бухлер, может быть "пожертвована" для поддержания общей структуры. Ключ к этой возможности лежит в том факте, что структура нити "изменяется", по мере того, как она растягивается.

"Когда к нити прикладывается усилие, ее уникальная молекулярная структура раскручивается по мере возрастания нагрузки, что приводит к эффекту растягивания", - говорит он. Это изменение осуществляется в четыре стадии: сначала вся нить туго натягивается, а затем она "удлиняется" и растягивается по мере того, как составляющие ее белки "раскручиваются". На третьей стадии нить проходит через "фазу схватывания", вбирая в себя большое количество приложенной силы. И непосредственно перед тем, как нить рвется, она проходит последнюю стадию, которую Бухлер назвал "липким скольжением". Он сравнивает ее с попыткой разорвать клейкую ленту. Для разрыва нити требуется очень большое усилие, поскольку белки в ее составе удерживаются вместе "липкими" водородными связями, проясняет он.

"Слипание и скольжение" происходит благодаря тому, что, хотя нагрузка разрывает эти связи, некоторые из них восстанавливаются. Этот процесс повторяется с все меньшим числом повторно восстанавливаемых связей, до тех пор, пока не останется ни одной такой связи, и нить не разорвется полностью.

"Прочность паутины связана не только с прочностью составляющих ее нитей, но также и с тем, как изменяются ее механические свойства при растягивании", - говорит д-р Бухлер.
Категория: Экология | Добавил: Ирсен (09.04.2012)
Просмотров: 1762 | Теги: нагрузка, паутина, прочная нить | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar