Морские коньки обладают сверх броней

Хвост морского конька является его «линией жизни» – он не только служит животному в качестве якоря, чтобы цепляться за кораллы или морские водоросли. Он еще «одет» в специальную броню, которая помогает морским конькам спасаться от хищников. Сотрудники Школы инженерии Якобса при Университете Калифорнии, Сан-Диего, изучали способности различных животных защищать себя. И обнаружили, что по ширине хвост морского конька может сжиматься примерно до половины своего размера без всякого для себя ущерба. Эта исключительная гибкость достигается благодаря наличию костных, бронированных, не связанных между собой пластин.

Большинство хищников, охотящихся на морских коньков, в числе которых морские черепахи, крабы и птицы, пытаются раскусить свою добычу. Однако не всегда это оказывается возможным. Исследователи хотели выяснить, действуют ли наружные покровы морских коньков как броня. Они взяли у мертвых животных сегменты хвостов и сжимали их под разными углами.

Ученые обнаружили, что хвост морского конька может быть сжат почти на 50% от его исходной ширины без какого-либо ущерба. Это потому, что соединительной ткани между костными пластинками хвоста и мышцы принимают на себя большую часть нагрузки во время сдавливания. Даже тогда, когда хвост был сжат на целых 60%, позвоночник морского конька все еще был защищен от повреждений.

При детальном исследовании выяснилось, что костные пластинки морских коньков только на 40% состоят из минеральных соединений (по сравнению с 65% в костях коровы). Остальная часть пластин состоит из органических соединений и воды, поэтому они не разрушаются при сильных сжатиях. Твердость пластин разнообразна. Гребневые, вероятно, служат для защиты от ударов – они на 40% тяжелее, чем внутренние пластины, которые имеют пористую структуру и поглощают энергию ударов.

Хвост морского конька обычно состоит из 36 квадратоподобных сегментов, каждый из которых в свою очередь состоит из четырех L-образных пластин, которые постепенно уменьшаются в размерах по всей длине хвоста. Пластины могут свободно скользить или поворачиваться. Специальные суставы позволяют костным пластинам двигаться независимо друг от друга. Поворотные соединения аналогичны шаровым шарнирам, с тремя степенями свободы вращения. Пластины соединены с позвонками толстым слоем соединительной ткани – коллагена. Стыки между пластинами и позвонками чрезвычайно гибки, имеют почти 6° свободы.

Исследователи надеются использовать результаты своих исследований морского конька для создания гибкого манипулятора, оснащенного мышцами, сделанными из полимера, который может быть использован в медицинских устройствах, в подводной разведке и роботах, которых применяют для обнаружения и детонации бомб.