Что пираньям не по зубам
Пираньи, которыми кишат амазонские реки и озёра, раздирают на мелкие кусочки и сжирают всё, что хоть как-то движется. Всё, кроме арапаймы. Эта огромная пресноводная рыба не боится жутких созданий. Недавнее исследование приоткрыло завесу тайны: уникальная чешуя храброй рыбы достаточно прочна, чтобы отражать атаки острых как бритва зубов пираньи.
Зубы пираньи (на врезке) разорвут любого, но только не арапайму, защищённую великолепной бронёй-чешуёй серебристо-чёрного цвета. (Фото Jacobs School of Engineering / UCSD.)
Арапайма, также прозванная «живым ископаемым» за свою удивительную архаичную морфологию (особая ткань, пронизанная густой сетью кровеносных сосудов, очень напоминающая лёгочную, проходит по глотке рыбы в плавательный пузырь и позволяет ей дышать открытым воздухом), способна достигать в длину 2,5 м и весить 200 кг. Её серебряные с чёрным чешуйки вырастают до 10 см и с первого же взгляда воспринимаются как довольно серьёзная защита.
Видео: Под Барнаулом поймали пиранью с «человеческими» зубами
Арапайма
Видео: Зубы Пираньи. Слабонервным не смотреть
Учёные из Калифорнийского университета в Сан-Диего (США) поставили простой эксперимент. Для воссоздания атмосферы амазонских озёр они надёжно закрепили зуб пираньи на машине, которая наносила удар-«укус» по нескольким чешуйкам арапаймы. При этом клык не просто отскакивал от рыбьей «защиты»: он разлетался на мелкие осколки! Результаты этой работы опубликованы в журнале Advanced Engineering Materials.
Кажется, в этом нет ничего удивительного: огромные чешуйки и маленький зуб... На самом же деле трюк этот весьма непрост. Большие чешуйки или нет — зубы пираньи острее кухонного ножа, что делает их оружием, которое почти невозможно отразить.
Для более детального исследования «магической» чешуи учёные использовали сканирующий электронный микроскоп и другие подобные инструменты. Оказалось, что чешуйки двухслойные. С внутренней стороны они сформированы из пластов коллагена, прочного и очень пружинистого материала, который обычно находится в суставах и костях. В то же время внешний слой чешуек, тот, что принимает на себя укус пираньи, твёрд как камень. Как удалось выяснить исследователям, этот слой также сформирован из коллагена, только на этот раз волокна прочно сцементированы между собой минералом, не менее популярным в костях, — кальцием.
Сочетание твёрдого и мягкого слоёв — вот в чём разгадка. Учёные поясняют: ударьте острым ножом по чему-нибудь очень твёрдому — например, по керамической тарелке, — и вы увидите, как трещины разбегаются от места удара через весь материал. Но поскольку твёрдая внешняя сторона чешуи арапаймы поддерживается изнутри более податливым материалом, трещины не прогрессируют, и их развитие быстро тормозится в непосредственной близости от места удара. По словам исследователей, это довольно обычная в природе стратегия создания армированной защиты- так, зубы человека покрыты очень твёрдым внешним слоем эмали, в то время как под ним находится основная масса зуба, сформированная из более эластичного дентина.
Учёные надеются, что исследование внесёт существенный вклад в разработку лёгких солдатских бронежилетов будущего.
