Mandibole multifunzionali di formiche: Variazione nel comportamento di presa facilitato da specifiche microstrutture e cinematica

Ago 25, 2021
admin

Le mandibole allungate di alcune specie di formiche sono pinze abili che possono produrre una vasta gamma di forze come necessario per vari compiti. La nostra ricerca combinata sperimentale e teorica rivela la multifunzionalità delle mandibole di Harpegnathos venator che è facilitata da microstrutture specifiche e dalla cinematica caratteristica. In primo luogo, abbiamo scoperto che H. venator può staccare la gamba di un ragno (Heteropoda venatoria) chiudendo le sue lunghe mandibole. Abbiamo osservato che la formica di solito stringe la gamba del ragno usando la parte distale o centrale delle sue mandibole. Al contrario, la formica può afferrare il suo uovo con le parti prossimali delle sue mandibole senza causare danni. I nostri risultati hanno mostrato che le zampe del ragno sono sempre fratturate all’articolazione coxa-trocanterale. In secondo luogo, abbiamo scoperto che la forza necessaria per fratturare la zampa del ragno può essere fino a 500 volte il peso del corpo della formica. D’altra parte, la forza massima può essere controllata a meno di 2×10- 6N mentre si afferra un uovo. Combinando l’imaging della microstruttura, il tracking cinematico e la modellazione matematica, abbiamo scoperto che i denti affilati e le setole dense sul lato interno delle mandibole determinano l’alta forza di adesione, mentre i denti concavi e la rotazione biassiale delle mandibole facilitano la presa delicata. Abbiamo convalidato i nostri risultati costruendo una coppia di mandibole artificiali. Questo lavoro espande la conoscenza della multifunzionalità fisiologica nelle mandibole delle formiche, e fornisce nuovi modi per rivelare la multifunzionalità nelle appendici degli insetti applicando gli strumenti di analisi meccanica e relativi dispositivi sperimentali.

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