Ученые показали, что лапки насекомых сохраняют под водой адгезию к гладким поверхностям из-за того, что места их контактов защищаются пузырьками воздуха. Работа опубликована в журнале Proceedings of the Royal Society B, а ее краткое содержание приводит Nature News.

Жук под водой, стрелками показаны пузырьки воздуха.
Внизу слева – контакт лапки с поверхностью, белое -
воздух. Справа игрушка под водой удерживается
на липучке. Изображения из статьи Hosoda & Gorb, 2012

Способность насекомых ползать по гладким поверхностям объясняется тем, что на их лапках обычно присутствуют волоски (setae), сцепляющиеся с субстратом за счет капиллярных контактов. Волоски покрыты водоотталкивающим маслом, которое связывает их с поверхностью подобно тому, как вода заставляет прилипать к столу мокрый лист бумаги.

Исследователи заметили, что жуки-листоеды Gastrophysa viridula способны передвигаться по стеклу даже под водой, хотя в этих условиях капиллярные контакты должны разрушаться. Тем не менее, этого не происходило – в лабораторном аквариуме жуки оказались способны прилипать к стеклу практически так же прочно, как и на суше.

Оказалось, что насекомым удается сохраняет прочную связь со стеклом из-за того, что под водой на их лапках всегда присутствуют пузырьки воздуха. Поскольку они защищают место контакта от проникновения воды, то взаимодействие между волосками и субстратом происходит точно так же, как и на суше.

Обнаружив этот механизм, ученые создали искусственные липучки, способные прилипать к стеклу под водой без использования клея. Они были сделаны из модифицированного силикона и покрыты большим количеством «волосков», которые удерживали на себе воздух и одновременно делали их липкими.

Использование насекомыми волосков для сцепления с поверхностью напоминает подобную стратегию гекконов. У этих животных, однако, механизм сцепления иной – они используют не капиллярные силы, а силы притяжения Ван-дер-Ваальса и обходятся без масла.

Недавно группа биофизиков обнаружила, что такой механизм плохо работает в воде – гекконы, которых выдерживали в ванночках в течении нескольких часов, оказываются неспособны лазать по стеклу. Интересно, что ранее другая группа ученых показала, что высокая влажность, напротив, способствует хорошему сцеплению волосков с поверхностью.