Microstructuren in het pantser van de kever maken het bijna onmogelijk om te pletten
De duivelse, met ijzer beklede kever lijkt een beetje op een rots – en hij is bijna net zo onbreekbaar. Dankzij de ingewikkelde verbindingen tussen verschillende delen van het exoskelet van het insect, is deze winterharde kever bestand tegen overreden door een auto.
De duivelse, met ijzer beklede kever is als een kleine tank op zes poten.
Het ruige exoskelet van dit insect is zo sterk dat de kever kan overleven als hij wordt overreden door auto’s, en veel potentiële roofdieren hebben geen kans om er een open te breken. Phloeodes diabolicus is in feite de kaakbreker van de natuur.
Analyses van microscoopbeelden, 3D-geprinte modellen en computersimulaties van het pantser van de kever zijn nu onthuld de geheimen van zijn kracht. Strak in elkaar grijpende en schokabsorberende structuren die delen van het exoskelet van de kever met elkaar verbinden, helpen het enorme verpletterende krachten te overleven, rapporteren onderzoekers in de 22 oktober. Natuur. Die kenmerken zouden nieuwe, stevigere ontwerpen kunnen inspireren voor zaken als kogelvrije vesten, gebouwen, bruggen en voertuigen.
De duivelse ijzeren kever, die in woestijngebieden van westelijk Noord-Amerika woont, heeft een duidelijk moeilijk te pletten vorm. “In tegenstelling tot een stinkende kever, of een Namibische kever, die meer afgerond is… hij is laag bij de grond [and] het is plat van boven ”, zegt David Kisailus, een materiaalwetenschapper aan de University of California, Irvine. In compressie-experimenten ontdekten Kisailus en collega’s dat de kever ongeveer 39.000 keer zijn eigen lichaamsgewicht kon weerstaan. Dat zou hetzelfde zijn als iemand die een stapel van ongeveer 40 M1 Abrams gevechtstanks draagt.
Binnen de eigen tankachtige lichaamsbouw van de duivelse, ijzersterke kever helpen twee microscopisch kleine belangrijke kenmerken hem verpletterende krachten te weerstaan. De eerste is een reeks verbindingen tussen de bovenste en onderste helft van het exoskelet. “Je kunt je het exoskelet van de kever bijna voorstellen als twee helften van een clamshell die op elkaar zitten”, zegt Kisailus. Ribbels langs de buitenranden van de boven- en onderkant klikken in elkaar.
Maar die geribbelde verbindingen hebben verschillende vormen over het lichaam van de kever. Nabij de voorkant van de kever, rond zijn vitale organen, zijn de ruggen sterk met elkaar verbonden – bijna als tanden van een ritssluiting. Die verbindingen zijn stijf en bestand tegen buigen onder druk.
De verbindingsruggen bij de achterkant van de kever zijn daarentegen niet zo ingewikkeld met elkaar verbonden, waardoor de bovenste en onderste helften van het exoskelet enigszins langs elkaar kunnen glijden. Die flexibiliteit helpt de kever compressie te absorberen in een deel van zijn lichaam dat veiliger te pletten is.
Het tweede belangrijke kenmerk is een stijve verbinding, of hechtdraad, die over de lengte van de rug van de kever loopt en de linker- en rechterkant met elkaar verbindt. Een reeks uitsteeksels, bladen genaamd, passen als puzzelstukjes in elkaar om de twee zijden te verbinden. Deze mesjes bevatten door eiwitten aan elkaar gelijmde weefsellagen en zijn zeer goed bestand tegen beschadigingen. Wanneer de kever wordt platgedrukt, ontstaan er kleine scheurtjes in de eiwitlijm tussen de lagen van elk blad. Die kleine, genezende breuken zorgen ervoor dat de bladen schokken kunnen absorberen zonder volledig te breken, legt Jesus Rivera, een ingenieur bij UC Irvine, uit.
Deze taaiheid maakt de duivelse, ijzersterke kever behoorlijk roofdierbestendig. Een dier kan misschien een maaltijd van de kever maken door hem heel door te slikken, zegt Kisailus. “Maar de manier waarop het is gebouwd, in termen van andere predatie – laten we zeggen als een vogel die ernaar pikt, of een hagedis die erop probeert te kauwen – het exoskelet zou heel moeilijk te kraken zijn”.
Die harde buitenkant is ook hinderlijk voor insectenverzamelaars. De duivelse ijzeren kever is berucht onder entomologen omdat hij zo fantastisch duurzaam is dat hij de stalen pinnen buigt die gewoonlijk worden gebruikt om insecten op te hangen voor weergave, zegt entomoloog Michael Caterino van Clemson University in South Carolina. Maar “de basisbiologie van dit ding is niet bijzonder bekend”, zegt hij. “Ik vond het fascinerend” om te horen wat de kever zo onverwoestbaar maakt.
De mogelijkheid om op kevers geïnspireerde ontwerpen te gebruiken voor stevigere vliegtuigen en andere constructies is intrigerend, voegt Caterino toe. En met de prachtige verscheidenheid aan insecten over de hele wereld, wie weet welke andere beestjes ooit slimme technische ontwerpen zouden kunnen inspireren.
