Πολύ σκληρό για να πεθάνει: Το σκαθάρι που αντέχει κάτω από τις ρόδες αυτοκινήτου

Αν ήταν άνθρωπος, θα μπορούσε να αντέξει στους ώμους του βάρη άνω των 2.500 τόνων. Είναι το «διαβολικό τεθωρακισμένο σκαθάρι», ένα σχεδόν άτρωτο θαύμα της φύσης, που θα μπορούσε να εμπνεύσει νέα, πιο ανθεκτικά υλικά για αεροσκάφη.

Οι εντομολόγοι που συλλέγουν δείγματα συχνά αδυνατούν να διαπεράσουν το έντομο με βελόνα για να το στερεώσουν, σχολιάζει στο δικτυακό τόπο του Nature ο Μαξ Μπάρκλεϊ, επιμελητής του Μουσείου Φυσικής Ιστορίας του Λονδίνου, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη.

Το σκαθάρι, με την επίσημη ονομασία Phloeodes diabolicus, ζει περίπου δύο χρόνια, ασυνήθιστα πολύ για έντομο της κατηγορίας του. Η μεγάλη διάρκεια ζωής «ίσως δικαιολογεί μια τόσο ακραία επένδυση στη θωράκιση» εκτιμά ο εντομολόγος.

Υπό πίεση

Η αντοχή του βορειοαμερικανικού σκαθαριού τέθηκε σε δοκιμασία από ερευνητές του Πανεπιστημίου Περντιού της Ιντιάνα, οι οποίοι σε πρώτη φάση τοποθέτησαν το έντομο ανάμεσα σε δύο ατσάλινες πλάκες και το συμπίεσαν μέχρι να συνθλιβεί ο εξωσκελετός του.

Όπως αναφέρει η ομάδα στο Nature, το διαβολικό πλάσμα αντέχει σε δύναμη περίπου 150 newton -φορτίο που υπερβαίνει το βάρος του εντόμου κατά 39.000 φορές. Συγκριτικά, η ρόδα εντός αυτοκινήτου θα ασκούσε δύναμη γύρω στα 100 newton αν πατούσε το σκαθάρι σε χωματόδρομο, λένε οι ερευνητές.

Στην επόμενη φάση πειραμάτων, η ομάδα μελέτησε το έντομο με σύγχρονες τεχνικές απεικόνισης, όπως η μικροτομογραφία ακτίνων Χ. Και όπως έδειξε η ανάλυση, το μυστικό κρύβεται στην ανατομία της ράχης.

Τα περισσότερα έντομα φέρουν δύο ζεύγη φτερών, στα σκαθάρια όμως το ένα ζεύγος έχει μετατραπεί σε σκληρά «έλυτρα», τα οποία προστατεύουν τα φτερά όταν δεν χρησιμοποιούνται. Ωστόσο το P.diabolicus δεν πετά και δεν διαθέτει καν φτερά. Τα έλυτρα παραμένουν πάντα ενωμένα κατά μήκος της ράχης σε μια «ραφή» σε σχήμα ζιγκ-ζαγκ. Οι εντομολόγοι πιστεύουν ότι η συνένωση των ελύτρων αποτελεί προσαρμογή που περιορίζει την απώλεια νερού στα ξηρά περιβάλλοντα όπου ζει το σκαθάρι.

«Η ραφή μοιάζει με τα κομμάτια ενός παζλ. Ενώνει διάφορες λεπίδες του εξωσκελετού –κομμάτια του παζλ- στην περιοχή της κοιλίας κάτω από τα έλυτρα» εξηγεί ο Πάμπλο Ζαβατιέρι, καθηγητής Πολιτικής Μηχανικής και μέλος της ερευνητικής ομάδας, σε δελτίο Τύπου του πανεπιστημίου του.

Προσομοιώσεις με υπολογιστικά μοντέλα και πειράματα με μοντέλα τρισδιάστατης εκτύπωσης αποκάλυψαν ότι τα ενωμένα έλυτρα προστατεύουν το σκαθάρι  με δύο τρόπους.

Πρώτον, η ραφή σε σχήμα ζιγκ-ζαγκ εμποδίζει τα έλυτρα να χωριστούν. Δεύτερον, σε περίπτωση άσκησης μεγάλης πίεσης τα έλυτρα χάνουν τα εξωτερικά τους στρώματα, κάτι που αποτρέπει την απότομη κατάρρευση του εξωσκελετού. Και στις δύο περιπτώσεις η πίεση εκτονώνεται με τέτοιο τρόπο ώστε να αποτρέπει μια θανατηφόρο θραύση του αυχένα, του πιο αδύναμου σημείου στον σκληρό εξωσκελετό.

Τα ευρήματα, λένε οι ερευνητές, θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν μελλοντικά στην παραγωγή εξαρτημάτων υψηλής αντοχής: «Μια μεγάλη πρόκληση της Μηχανικής είναι η ένωση διαφορετικών υλικών χωρίς να υποβαθμίζεται η ικανότητά τους να αντέχουν φορτία. Το διαβολικό τεθωρακισμένο σκαθάρι έχει βρει στρατηγικές να παρακάμπτει αυτούς τους περιορισμούς» δήλωσε ο Ντέιβιντ Ρεστρέπο, μέλος της ομάδας.

Πρώτη πρακτική εφαρμογή, εκτιμούν οι ερευνητές, θα είναι πιθανότατα η ανάπτυξη νέων λεπίδων για τις τουρμπίνες αεροπλάνων, οι οποίες εκτίθενται σε ακραία φορτία και χρειάζονται σχετικά συχνή αντικατάσταση.

Το διαβολικό σκαθάρι μπορεί να μην πετά, θα μπορούσε όμως να εμπνεύσει καλύτερα αεροπλάνα.