Mengapa Spiderman perlu jatuh dari dinding

Struktur pelekat di dalam kerajaan haiwan mengikuti aturan praktikal dan tidak memenuhi Spiderman

Spiderman melekat pada dinding seperti labah-labah - kemustahilan biologi? © domain awam
membaca dengan kuat

Sekiranya Spiderman benar-benar wujud, dia pasti akan mengalami kecelakaan - sebenarnya. Kerana sifatnya, semua organ pelekat haiwan mengikut peraturan saiz, seperti penyelidik telah menemui. Mengikut ini, permukaan pelekat mesti tumbuh tidak seimbang dengan berat badan yang lebih tinggi. Oleh itu, Spiderman perlu melengkapkan hampir seluruh bahagian depan dengan struktur pelekat - atau memakai saiz 145, jika dia mahu mematuhi dinding menegak.

Ternyata Spiderman sendiri memanjat dinding menegak dan menggantung terbalik di siling. Dia berhutang kuasa pelekat - sebagai komik dan filem memberitahu - kepada paten alam. Kerana Spiderman menerima kebolehan luar biasanya dari labah-labah. Ia menggunakan, sama dengan banyak serangga dan juga tokek, struktur nanost khas pada kaki mereka sebagai organ pelekat. Dengan cara melekatkan, kaki-kaki nanostructured dari binatang-binatang ini memegang mereka ke dinding.

Mencari jejak dalam kerajaan haiwan

Penyelidik telah lama mempelajari corak pelekat struktur pelekat cemerlang ini secara terperinci dan juga dicipta semula. Mereka semakin memahami bagaimana gabungan pelbagai bentuk dan bahan memegang wanita burung gemuk di dinding. Walau bagaimanapun, persoalannya timbul: Kenapa tokek haiwan yang paling terkenal dengan organ-organ tahanan sedemikian? Dan berapa besar permukaan pelekat seperti itu harus menahan seseorang terhadap tembok?

David Labonte dari University of Cambridge dan rakan-rakannya kini telah mengkaji perkara ini secara terperinci. Untuk kajian mereka, mereka menganalisis dan membandingkan berat badan dan dimensi organ pelekat 225 spesies mendaki - dari hama kecil hingga tokek yang agak besar. "Berat badan haiwan adalah tujuh pesanan magnitud, yang kira-kira bersamaan dengan membandingkan lipas dengan Big Ben, " kata Labonte.

Sama ada gecko atau semut - saiz permukaan pelekat mereka adalah berpadanan dengan berat badan mereka. A. Hackmann dan D. Labonte

Peningkatan lebih banyak di kawasan

Perbandingan menunjukkan bahawa saiz organ perekat meningkat dengan tidak seimbang dengan berat badan haiwan. "Spesies yang lebih besar dan berat memerlukan lebih banyak kuasa pelekat untuk tetap mematuhi permukaan menegak, " kata Labonte. Dari tungau hingga tokek, bahagian permukaan badan yang diperlukan untuk lekatan meningkat dengan faktor 200. paparan

Dan itulah persisnya masalahnya - walaupun untuk Spiderman. Semakin besar seekor binatang, semakin rendah permukaannya berhubung dengan jumlahnya. Ini bermakna bahawa haiwan atau manusia besar mempunyai ruang yang kurang untuk menempatkan organ penahanan - tetapi mereka semua memerlukan tambahan.

Spiderman dengan saiz kasut 145

"Jika seseorang mahu melarikan dinding seperti tokek, dia akan membakar pad pelindung yang tidak selesa kasutnya akan mempunyai ketinggian 145, " kata rakan sejawat Labontes Walter Federle. Kerana, sebagai penyelidik dikira, kita perlu menghidupkan sekitar 40 peratus permukaan seluruh badan kita ke dalam permukaan melekit. Dan jika kita mengira hanya bahagian hadapan, maka 80 peratus daripadanya perlu ditutup dengan struktur pelekat yang melekat.

Tetapi itu akan menjadi kurang baik untuk semua keadaan hidup yang lain. "Evolusi ciri-ciri sedemikian akan menjadi tidak praktikal, " kata Labonte. Dan sebagai biologi mengajar kita, ciri-ciri tidak praktikal tidak berlaku dalam evolusi dalam jangka masa panjang. "Ini menunjukkan bahawa terdapat had semula jadi kepada saiz permukaan melekit pada haiwan als dan ini kira-kira saiz tokek . "

Biasanya ditipu

Adakah semua impian Spiderman sesuai dengan jadual? Tidak cukup. Kerana walaupun dalam alam semula jadi, terdapat beberapa haiwan yang hanya mengalahkan batasan semulajadi, seperti yang diperhatikan para penyelidik di Frischschen. "Kami mendapati bahawa dalam beberapa spesies yang berkait rapat, jumlah kekuatan pelekat tidak meningkat cukup untuk mengimbangi berat badan mereka, " kata pengarang bersama Christofer Clemente dari University of the Sunshine Coast. "Walau bagaimanapun, katak-katak ini berada di dinding."

Curang di belakangnya: Daripada hanya meningkatkan saiz permukaan melekit, pemotong ini telah mengubahsuai struktur nano sehingga mereka mengembangkan daya pelekat yang lebih baik untuk kawasan yang sama. Dan itu betul-betul penyelesaiannya untuk Spiderman. Lagipun, penyelidik AS telah membangunkan pad pelindung bionik dengan mana seseorang selepas imej Gecko memanjat fasad rumah kaca pada 2014 dan itu, walaupun paddle melekat hanya kira-kira sebesar lembaran DINA3. (Prosiding Akademi Sains Kebangsaan, 2016; doi: 10.1073 / pnas.1519459113)

(University of Cambridge, 19.01.2016 - NPO)