Губки оказались обладателями высокопрочных стеклянных "корней"

Группа британских и американских материаловедов выяснила, почему некоторые морские губки так прочно крепятся к скалам. По словам исследователей, все дело в строении тончайших стеклянных иголок, обеспечивающих их высокое сцепление с поверхностью. Статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Euplectella aspergillum, иначе называемая Венериной корзинкой - стеклянная губка, обитающая в глубоководных областях Тихого и Индийского океана. Она закрепляется на морском дне с помощью тысяч тонких эластичных иголочек-спикул диаметром около 50 микрон и длиной до 10 сантиметров. Несмотря на небольшую толщину, требуется значительное усилие для того, чтобы разорвать их и оторвать губку от субстрата. 

"Корневые" иглы губок состоят из 10-50 концентрических цилиндров, разделенных тонкими слоями живых тканей. Их основным конструкционным материалом, как и вообще в скелете губок, является стекло. Предыдущие исследования показали, что именно концентрическое строение спикул обеспечивает такую высокую прочность на разрыв, однако авторы работы решили пойти дальше и изучить, с чем связано уменьшение толщины стенок цилиндров от центра к краю. 

Для этого ученые провели моделирование механических свойств искусственных волокон, пытаясь найти оптимальную последовательность толщины цилиндров для достижения максимальной прочности на разрыв. Результат оказался очень близким к реальному строению спикул губок: уменьшение толщины от центра к краю давало значительный выигрыш по сравнению с волокнами, состоящими из цилиндров равной толщины. Причем этот выигрыш был тем больше, чем меньше всего цилиндров было в материале.

По словам авторов, им впервые удалось изучить преимущества такого внутреннего строения волокон. Его можно отнести к списку полезных инженерных идей, почерпнутых у природы и использовать, например, для упрочнения различных несущих балок или канатов.