21.11.2018
Редакция Naked Science

Биологи объяснили невероятную прочность шипов кактуса их структурой

Цилиндропунция сверкающая (Cylindropuntia fulgida) или, как ее называют в пустынях США и Мексики, чолла (cholla) — кустарниковый ветвящийся кактус. Если его потревожить, он вонзит свои шипы в плоть обидчика, причем так сильно, что сегмент самого растения может остаться внутри.

24-scientistsst
©Wikipedia

Это один из шести видов кактусов, которые изучали сотрудник Университета штата Иллинойс Стефани Крофтс (Stephanie Crofts) и профессор биологии Филипп Андерсон (Philip Anderson). Ученые, исследовавшие биомеханику прокалывающих растений и животных, хотели выяснить, как структура колючки влияет на способность впиваться в ткань. Они обнаружили, что те же самые биомеханические характеристики, которые позволяют колючим шипам чоллы легко проникать в плоть животных, затрудняют и их выведение. Работа опубликована в журнале Proceedings of the Royal Society B.

 

Помимо чоллы, биологи изучили шипы эхинокактуса Грузона (Echinocactus grusonii), опунции ломкой (Opuntia fragilis), перескии крупнолистной (Pereskia grandiflora), аргентинского сагуаро (Echinopsis terscheckii) и опунции многоколючковой (Opuntia polyacantha). Кактусовые шипы могут иметь множество функций, включая защиту растения от хищников и извлечение воды из тумана и воздуха. Шипы чоллы имеют и репродуктивную цель: зацепившись за любое существо, проходящее мимо, колючки помогают растению «переноситься» в новые места. 

 

Чтобы сравнить шипы разных кактусов, Крофтс и Андерсон тестировали их на очищенных куриных грудках, свиных плечах, покрытых кожей и синтетических эластомерах с различной плотностью, измерив, какое количество усилий потребовалось для прокола материалов и выведения колючек каждого растения с разным типом шипа.

 

Один шип чоллы способен поднять кусок свинины весом в полфунта / © L. Brian Stauffer
 

Перед началом экспериментов ученые изучили шипы под электронным микроскопом и заметили, что колючки кактусов невероятно похожи на те, что имеют дикобразы: шипы кактусов имеют и подходящий размер, чтобы вонзаться прямо между мышечными волокнами животных.
Выяснилось, что шипы без зазубрин требуют больше усилий для проникновения, в то время как колючки с ними гораздо легче проникали в материал, требуя меньше сил. Эти зазубрины действуют как маленькие заостренные лезвия, которые помогают прорезать ткани тела. Шипы с зазубринами также было гораздо труднее удалить из тканей.

 

Исследователи обнаружили явные различия среди кактусов в проникновении в разные материалы. Например, опунции многоколючковой понадобилось больше всего усилий, чтобы впиться в курицу, любой другой вид справился с этим гораздо легче, а вот шипы чоллы было труднее всего вынуть из тканей кожи свиньи. Фактически одна колючка цилиндропунции сверкающей оказалась способной поднять кусок свинины весом в полфунта (0,22 килограмма).

 

Более того, некоторые колючки, удаленные из куриной грудки, были покрыты тканью животного. Шипы из мяса свиньи вышли чистыми, но на самом кактусе не хватало некоторых из них — по всей видимости, они так глубоко и крепко впились в плоть, что там и остались.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
25 ноября
Илья Ведмеденко

Российские инженеры спроектировали самолет для межконтинентальных полетов в стратосфере. Его можно назвать условным аналогом британского Skylon.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

Позавчера, 12:12
Анастасия Михалева

За всю историю исследования в космосе побывали более 500 человек. В океан на глубину более 10 километров спускались всего трое. Мы до сих пор знаем о Мировом океане и его обитателях недопустимо мало.

21 ноября
Оксана Шолохова

Ученые выделили молекулу запаха, который пробуждает агрессию у женщин и подавляет ее у мужчин.

22 ноября
Илья Ведмеденко

По словам генерального директора холдинга «Вертолеты России» Андрея Богинского, перспективный ударный вертолет будет опционально пилотируемым.

23 ноября
Алиса Гаджиева

Археологи обнаружили самую полную и древнюю в Евразии кожаную чешуйчатую «броню».

3 ноября
Ольга Иванова

Исследований на эту тему, как ни странно, мало, хотя предположений — великое множество. По мнению ученых из Венгрии, одна из причин такого поведения — высокая концентрация внимания на речи хозяина, а еще это означает, что собака слышит знакомое слово.

28 октября
Мария Азарова

Все образцы продукции популярных ресторанов быстрого питания, протестированные американскими учеными, содержали один или несколько видов фталатов либо других пластификаторов.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: