Skip to main content

Article Category

Wiadomości

Article available in the folowing languages:

Czyje nogi są sprawniejsze - stawonogów czy ludzi?

Dwóch irlandzkich naukowców ujawniło, że nogi konika polnego i krabów są idealnie ukształtowane, aby wytrzymywać uginanie i ściskanie, co sprawia, że jakość ich "modelu" jest znacznie wyższa od konstrukcji nóg człowieka. W artykule opublikowanym w czasopiśmie Royal Society, ...

Dwóch irlandzkich naukowców ujawniło, że nogi konika polnego i krabów są idealnie ukształtowane, aby wytrzymywać uginanie i ściskanie, co sprawia, że jakość ich "modelu" jest znacznie wyższa od konstrukcji nóg człowieka. W artykule opublikowanym w czasopiśmie Royal Society, duet z Trinity College w Dublinie stwierdza, że jeżeli kości nóg człowieka byłyby zbudowane w ten sam sposób, mogłyby być dwa razy mocniejsze. "Podobnie jak wszystkie stawonogi, koniki polne i kraby mają tak zwany egzoszkielet, zbudowany ze specjalnego materiału zwanego kutykulą" - zauważa jeden z autorów raportu z badań, profesor David Taylor z Trinity Centre for Bioengineering. "Egzoszkielet chroni stawonoga niczym zbroja rycerza. Ostatnio wykazaliśmy, że kutykula jest tak naprawdę jednym z najmocniejszych materiałów naturalnych". "Pod względem ewolucyjnym, posiadanie kości na zewnątrz to dobra koncepcja" - dodaje współautor i partner, dr Jan-Henning Dirks. "Przez miliony lat stworzenia posiadające egzoszkielety, między innymi owady, pająki i skorupiaki występowały zasadniczo w każdym ekosystemie na świecie". Naukowcy wykorzystali najnowsze techniki mechaniki inżynieryjnej, materiałoznawstwa i biomechaniki, aby przeanalizować, dlaczego egzoszkielet jest tak udany. W badaniach położyli szczególny nacisk na średnicę i grubość kości. Wykorzystali specjalny tomograf komputerowy do wygenerowania zdjęć rentgenowskich nóg owadów w rozdzielczości zaledwie kilku tysięcznych milimetra oraz zgromadzili i porównali dane o kościach nóg kraba i człowieka. Uzyskane wyniki pokazują, że kości nóg człowieka mają rurki o stosunkowo grubych ściankach, a nogi owadów i krabów mają znacznie cieńsze ścianki w stosunku do ich promienia. Profesor Taylor wskazuje: "Stosunek grubości ścianek do promienia może nam wiele powiedzieć o stabilności mechanicznej struktury. Wyobraźmy sobie kości jako proste rurki. Jak należałoby postąpić w przypadku dysponowania ograniczoną ilością materiału? Zbudować cienki, lity pręt czy pustą rurkę o cienkich ściankach? Po ściśnięciu pręt łatwo się zgina jak słomka, natomiast pusta rurka może odkształcać się jak puszka po piwie". Wyniki badań pokazują, że dla danej wagi istnieje mechaniczna, optymalna grubość ścianek. Na przykład kształt nóg kraba stanowi idealny kompromis odporności zarówno na siły zginania, jak i ściskania, których doświadcza w czasie poruszania się pod wodą. Natomiast noga konika polnego jest zoptymalizowana pod kątem znoszenia ogromnych sił zginających, które pojawiają się w czasie skakania. W podsumowaniu czytamy, że jeżeli kość udowa człowieka mogłaby zostać "przeprojektowana" jako egzoszkielet z wykorzystaniem tej samej ilości materiału kostnego, to byłaby dwukrotnie silniejsza w porównaniu do obecnej. Profesor Taylor stwierdza: "Oczywiście istnieje wiele innych czynników decydujących o ewolucyjnych przewagach endoszkieletów i egzoszkieletów. Niemniej sądzimy, że przyjmując perspektywę inżyniera na problem, byliśmy w stanie rzucić nieco światła na ewolucyjny rozwój form szkieletowych".Więcej informacji: Trinity College w Dublinie: http://www.tcd.ie/

Kraje

Irlandia