Multifunctional mandibles of ants: Variação no comportamento de agarramento facilitado por microestruturas e cinemáticas específicas
As mandíbulas alongadas de certas espécies de formigas são garras dextro que podem produzir uma ampla gama de forças conforme necessário para várias tarefas. Nossa pesquisa experimental e teórica combinada revela a multifuncionalidade das mandíbulas do venador Harpegnathos que é facilitada por microestruturas específicas e cinemática característica. Primeiro, descobrimos que o H. venator pode arrancar a perna de uma aranha (Heteropoda venatoria) fechando suas mandíbulas longas. Observamos que a formiga geralmente prende a perna da aranha usando a parte distal ou média de suas mandíbulas. Em contraste, a formiga pode agarrar seu ovo com as partes proximais de suas mandíbulas sem causar danos. Nossos resultados mostraram que as pernas da aranha são sempre fraturadas na articulação coxa-trocanteral. Segundo, descobrimos que a força necessária para fraturar a perna da aranha pode ser de até 500 vezes o peso corporal da formiga. Por outro lado, a força máxima pode ser controlada para menos de 2×10- 6N enquanto se agarra um ovo. Ao combinar imagens de microestrutura, rastreamento cinemático e modelagem matemática, descobrimos que os dentes afiados e as cerdas densas no lado interno das mandíbulas determinam a alta força de adesão, enquanto os dentes côncavos e a rotação biaxial das mandíbulas facilitam o agarramento suave. Validamos nossos resultados com a construção de um par artificial de mandíbulas. Esse trabalho expande o conhecimento da multifuncionalidade fisiológica nas mandíbulas de formigas e fornece novas formas de revelar a multifuncionalidade em apêndices de insetos, aplicando as ferramentas de análise mecânica e os dispositivos experimentais relacionados.