Multifunctional mandibles of ants: Variation in gripping behavior facilitated by specific microstructures and kinematics
Wydłużone żuchwy niektórych gatunków mrówek są zręcznymi chwytakami, które mogą wytwarzać szeroki zakres sił potrzebnych do różnych zadań. Nasze połączone badania eksperymentalne i teoretyczne ujawniają wielofunkcyjność żuchwy Harpegnathos venator, która jest ułatwiona przez specyficzną mikrostrukturę i charakterystyczną kinematykę. Po pierwsze, stwierdziliśmy, że H. venator może ściągnąć nogę pająka (Heteropoda venatoria) zamykając swoje długie żuchwy. Zaobserwowaliśmy, że mrówka ta zazwyczaj zaciska nogę pająka za pomocą dystalnej lub środkowej części żuchwy. Natomiast mrówka może chwytać jajo proksymalnymi częściami żuchwy, nie powodując jego uszkodzenia. Nasze wyniki wykazały, że odnóża pająków są zawsze złamane w stawie koksowo-troczanowym. Po drugie, stwierdziliśmy, że siła potrzebna do złamania nogi pająka może być nawet 500 razy większa od masy ciała mrówki. Z drugiej strony, maksymalna siła może być kontrolowana do mniej niż 2×10- 6N podczas chwytania jajka. Łącząc obrazowanie mikrostruktury, śledzenie kinematyczne i modelowanie matematyczne, odkryliśmy, że ostre zęby i gęste szczecinki na wewnętrznej stronie żuchwy decydują o dużej sile przylegania, podczas gdy wklęsłe zęby i dwuosiowa rotacja żuchwy ułatwiają delikatne chwytanie. Potwierdziliśmy nasze wyniki konstruując parę sztucznych żuchw. Praca ta poszerza wiedzę na temat fizjologicznej wielofunkcyjności żuchwy mrówek i dostarcza nowych sposobów na ujawnienie wielofunkcyjności owadzich przydatków poprzez zastosowanie narzędzi analizy mechanicznej i powiązanych urządzeń eksperymentalnych.