Broučí tlapka pod vodou

Chodidla mnoha skupin hmyzu a pavouků mají ploché polštářky pokryté jemnými chloupky, které s pomocí tenké vrstvy adhezní tekutiny (na rozdíl od suché adheze gekonů, viz Vesmír 80, 18, 2001/1) umožňují chůzi po hladkých, třeba i svislých površích nebo po stropě (Vesmír 90, 385, 2011/7).

Kapilární síly, které drží hmyzí chodidlo na hladkém povrchu, pochopitelně slábnou ve vodním prostředí, i když adhezní kapalina má charakter oleje nebo emulze. Pod vodou potřebujete přísavku s podtlakem, jakou využívají hvězdice, ježovky ap., nebo širokou slizkou nohu jako vodní plži, ploštěnky ap. Pod vodní hladinou si však také můžete vytvořit malý prostor bez vody, jako znakoplavka mezi hydrofobními chloupky kvůli dýchání nebo vodoměrka, která se vlastně díky tomu vůbec nepotopí pod hladinu.

Kombinaci těchto mechanismů se podařilo objevit u obyčejné mandelinky ředkvičkové (Gastrophysa viridula; živí se šťovíkem, viz obr.). Mikrostruktura chloupků na chodidlech této mandelinky, ale pravděpodobně i u mnoha dalších skupin hmyzu, je schopna zadržovat vzduchovou bublinku po ponoření mělce pod vodní hladinu. Přitisknutím chodidla k podkladu dojde k jeho „vysušení“, alespoň pokud jde o spíše hydrofobní látku. Sama přítomnost tenké vrstvy vzduchu mezi chodidlem a podkladem již vytváří malou adhezní sílu. Hlavní je ale kapilární síla adhezního sekretu chodidel, která ve vzduchové bublince pod vodou funguje tak jako na suchu.

Výzkumníci přilepili mandelinku včelím voskem k lidskému vlasu a ten připevnili k citlivému siloměru. Brouka ponořili do Petriho misky s vodou a měřili sílu, kterou byl brouk schopen táhnout ve vodorovném směru a na různě nakloněných rovinách. Oproti 7 mN na vzduchu utáhl brouk pod vodou 5 mN. Malé množství saponátu efekt zrušilo – brouk zbavený bublinek na chodidlech vyplaval na hladinu.

Autoři studie se však neomezili na toto pozorování, ale vyvinuli mikrostrukturovaný polymer, který těží z kombinovaného efektu přilnutí k odvodněnému povrchu. Silikonový plát zadržoval mezi milimetrovými sloupečky vzduch a lnul k ponořenému povrchu. Dětský plastový bagr vybavený takovými silikonovými pneumatikami držel pod vodou i na kolmé stěně akvária.

Proc. R. Soc. B 279, 4236–4242, 2012; doi: 10.1098/rspb.2012.1297