Mandíbulas multifuncionales de hormigas: Variación en el comportamiento de agarre facilitado por microestructuras y cinemáticas específicas

Ago 25, 2021
admin

Las mandíbulas alargadas de ciertas especies de hormigas son pinzas diestras que pueden emitir una amplia gama de fuerzas según sea necesario para diversas tareas. Nuestra investigación experimental y teórica combinada revela la multifuncionalidad de las mandíbulas de Harpegnathos venator que es facilitada por microestructuras específicas y cinemáticas características. En primer lugar, descubrimos que H. venator puede arrancar la pata de una araña (Heteropoda venatoria) cerrando sus largas mandíbulas. Observamos que la hormiga suele sujetar la pata de la araña utilizando la parte distal o media de sus mandíbulas. En cambio, la hormiga puede agarrar el huevo con las partes proximales de sus mandíbulas sin causar daños. Nuestros resultados mostraron que las patas de la araña siempre se fracturan en la articulación coxa-trocantérea. En segundo lugar, comprobamos que la fuerza necesaria para fracturar la pata de la araña puede ser hasta 500 veces el peso corporal de la hormiga. Por otro lado, la fuerza máxima puede controlarse a menos de 2×10- 6N mientras se agarra un huevo. Combinando imágenes de microestructura, seguimiento cinemático y modelado matemático, descubrimos que los dientes afilados y las densas cerdas de la cara interna de las mandíbulas determinan la elevada fuerza de adhesión, mientras que los dientes cóncavos y la rotación biaxial de las mandíbulas facilitan un agarre suave. Validamos nuestros hallazgos construyendo un par de mandíbulas artificiales. Este trabajo amplía el conocimiento de la multifuncionalidad fisiológica en las mandíbulas de las hormigas, y proporciona nuevas formas de revelar la multifuncionalidad en los apéndices de los insectos mediante la aplicación de las herramientas de análisis mecánico y dispositivos experimentales relacionados.

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