Возможно, прямо сейчас вы лежите на диване, читаете Лайфхакер и смотрите в потолок. И над вами проползает муха, жук, таракан, паук или другой представитель удивительного мира членистоногих. У вас никогда не возникало вопроса: как им это удаётся — передвигаться по абсолютно гладким вертикальным поверхностям или вовсе по потолку вниз головой? Давайте разбираться.
Конечности насекомых, паукообразных, а также некоторых видов рептилий — например, гекконов — и амфибий способны к адгезии. Так по-научному называется сцепление двух разнородных поверхностей.
Вам может показаться, что потолок, стекло или другая поверхность, по которой ползёт муха или паук, абсолютно ровные и гладкие и там не за что зацепиться. Но это только с вашей точки зрения. Если бы вы были размером с муху, то могли бы почувствовать, что они усеяны множеством микроскопических трещинок, за которые можно уцепиться.
Конечности пауков, муравьёв, жуков и прочих созданий покрыты микроскопическими волосками и щетинками. Они проникают в неровности поверхности, на которых оказалось животное, достаточно крепко удерживая его.
В таких маленьких масштабах работает сила, которую физики называют силой Ван-дер-Ваальса. Она отвечает за взаимодействие между атомами и молекулами. Сила эта не только позволяет щетинкам насекомых прицепляться к потолку, но и влияет на образование капель, стекающих с крыши, когда одни молекулы воды прилипают к другим. Или на работу микрофибровых щёток и салфеток — они покрыты крошечными волокнами, к которым цепляется грязь.
У разных видов животных механизмы сцепления могут различаться. Например, гекконы и пауки пользуются так называемой сухой адгезией — у них очень много плотно расположенных микроволосков на лапах.
Но насекомые, например мухи, муравьи, тараканы и сверчки, а также некоторые лягушки предпочитают так называемую влажную адгезию. У них волоски расположены не так плотно и кончики лап более гладкие, но при этом покрыты специальными выделениями, позволяющими более эффективно прилипать к поверхностям. Они состоят из смеси белков, полисахаридов, полифенолов и липидов.
Выделения на лапах насекомых нужны им не только для того, чтобы ползать по потолку, но и для других целей. Например, для отпугивания хищников, спаривания, склеивания яиц в коконы, удержания добычи или самки во время полового акта.
При этом нельзя сказать, что насекомые могут передвигаться вообще по любым стенкам. Учёные проводили эксперименты и выяснили, что по вертикальным поверхностям с трещинками размером 1,4 микрометра жуки бегают вполне бодро, а вот на очень гладких материалах с разрывами не более 0,5 микрометра делать это уже не способны.
Кроме того, ползать по отвесным поверхностям насекомым, гекконам и прочим маленьким созданиям помогают их маленькие размеры. Были бы мошки размером с кошку, а стрекозы — метр длиной, как в старом добром каменноугольном периоде, и никакие волоски на потолке их бы уже не удержали.