Bề mặt cây có nếp gấp biểu bì trơn trượt đối với bọ cánh cứng

Journal of the Royal Society Interface - Tập 9 Số 66 - Trang 127-135 - 2012
Bettina Prüm1, Robin Seidel2,1, Holger F. Bohn1, Thomas Speck2,3,1
1Plant Biomechanics Group Freiburg, Botanic Garden, Faculty of Biology, University of Freiburg, Schänzlestraße 1, 79104 Freiburg, Germany
2Bionics Competence Network Biokon e.V., Ackerstraße 76, 13355 Berlin, Germany
3Competence Network Biomimetics, Schänzlestraße 1, 79104 Freiburg, Germany

Tóm tắt

Bề mặt cây có phủ lớp sáp ba chiều (3D) đã được biết đến là làm giảm mạnh sự bám dính của côn trùng, dẫn đến bề mặt trơn trượt. Ngoài các lớp sáp biểu bì 3D, các nếp gấp biểu bì là một vi cấu trúc phổ biến được tìm thấy trên bề mặt cây, điều này chưa được nghiên cứu định lượng liên quan đến ảnh hưởng của chúng đối với sự bám dính của côn trùng. Chúng tôi đã tiến hành thí nghiệm kéo với bọ khoai tây Colorado trên năm bề mặt cây có nếp gấp biểu bì với độ lớn khác nhau. Để so sánh, chúng tôi cũng kiểm tra (i) bề mặt cây bằng phẳng và (ii) bề mặt cây có lớp sáp biểu bì 3D. Lực kéo trên các bề mặt có nếp gấp biểu bì vừa phải, khoảng 0.5 µm cả về chiều cao và độ dày, với khoảng cách từ 0.5–1.5 µm, đã giảm trung bình 88 phần trăm so với bề mặt cây bằng phẳng. Lực kéo giảm ở cùng mức độ với các bề mặt cây được phủ sáp biểu bì 3D. Để xác định đặc điểm bề mặt, chúng tôi đã thực hiện đo góc tiếp xúc tĩnh, điều này cho thấy tác động mạnh mẽ của các nếp gấp biểu bì đối với khả năng ướt của bề mặt. Các bề mặt có nếp gấp biểu bì lớn hơn cho thấy góc tiếp xúc cao hơn, đạt đến mức siêu kỵ nước. Chúng tôi giả thuyết rằng các nếp gấp biểu bì làm giảm sự bám dính của côn trùng chủ yếu do độ thô quyết định, giảm diện tích tiếp xúc thực giữa bề mặt và thiết bị bám dính của côn trùng.

Từ khóa

#biểu bì; nếp gấp; sự bám dính của côn trùng; bề mặt cây; lực kéo

Tài liệu tham khảo

10.1111/j.1095-8339.1998.tb02529.x

10.1039/b804854a

Barthlott W., 1977, Raster-Elektronenmikroskopie der Epidermis-Oberflächen von Spermatophyten, Tropische und Subtropische Pflanzenwelt, 19, 105

Gorb S., 2001, Attachment devices of insect cuticle

Federle W., 2000, Attachment forces of ants measured with a centrifuge: better ‘wax-runners’ have a poorer attachment to a smooth surface, J. Exp. Biol., 203, 505, 10.1242/jeb.203.3.505

10.1098/rsif.2010.0081

10.1007/s11829-008-9049-0

10.1111/j.1570-7458.1980.tb02992.x

10.1021/np50024a007

10.1007/s004420050303

10.1046/j.1469-8137.2002.00530.x

10.1242/jeb.01128

10.1242/jeb.01939

10.1111/j.1570-7458.2008.00806.x

10.1046/j.1570-7458.2002.01028.x

10.1006/anbo.1997.0400

10.1021/la0401011

10.1021/la703821h

10.1126/science.1166256

10.1071/FP10061

10.1046/j.1365-2818.1996.d01-110.x

10.1016/j.jinsphys.2008.02.006

10.1242/jeb.035618

Dai Z. D., 2002, Roughness-dependent friction force of the tarsal claw system in the beetle Pachnoda marginata (Coleoptera, Scarabaeidae), J. Exp. Biol., 205, 2479, 10.1242/jeb.205.16.2479

10.1021/la9017322

Thông tin
Thông tin xuất bản

Journal of the Royal Society Interface

Tập 9 Số 66

127-135

Thông tin tác giả