Как устроена скорлупа фисташек и почему она такая прочная

Тем, кто пытался расколоть не открывшуюся фисташку руками, доказательства прочности скорлупы ореха не нужны. Даже половинку, положенную на стол, пальцем раздавить не получится. Почему скорлупа фисташек такая прочная, решили выяснить ученые из Венского университета.

Зачем орехам твердая скорлупа

Некоторые люди уверены, что растения специально выращивают свои плоды, чтобы их ели. Это правило работает для ягод и фруктов. Растение отдает вкусную мякоть, чтобы семя, без повреждения прошедшее через желудок и кишечник животного или птицы, имело шанс оказаться в земле далеко от родительского дерева.

Для орехов ядро — это семя. Поэтому растение стремится оградить его от посягательств со стороны птиц, грызунов и людей. Некоторые виды, как кешью, сохранили и орех в скорлупе, и вкусную мякоть. А другие — фундук, грецкий орех — обходятся без съедобного плода. Околоплодная мякоть высыхает и отделяется от скорлупы при созревании.

Фисташка пошла по второму пути. Но из-за прочности скорлупы, которая оказалась тверже грецкого примерно в три раза, дереву пришлось пойти на хитрость. При созревании твердая скорлупа раскрывается, освобождая ядро и позволяя ему прорасти. На земле среди травы шанс найти уязвимое семя ниже, чем на ветке. Дерево сможет продолжить род. 

Как устроена скорлупа фисташки

К изучению фисташки исследователи подошли после аналогичной работы с грецким орехом. При этом использовалась похожая технология. Сложность состояла в применении компьютерной томографии и электронного микроскопа для изучения структуры срезов или сломов различных участков скорлупы. Результатом стало построение компьютерной 3D-модели материала. Она и подверглась детальному анализу.

Ученые установили: как и у грецкого ореха, скорлупа фисташки состоит из маленьких частиц одеревенелой ткани. Прочность придает надежный контакт каждой ячейки в среднем с 14 соседями. На определенных участках число соседних, связанных между собой механизмом, похожим на человеческий тазобедренный сустав, доходило до 20 штук. При этом площадь связи ячеек в фисташке оказалась на 30% больше, чем у грецкого ореха.

Такая структура позволяет скорлупе равномерно распределять прикладываемую к ней нагрузку между ячейками. При этом ей свойственна эластичность. Поэтому разбить молотком фисташку непросто. Помогает и обтекаемая форма. Орешек скорее выскользнет из-под удара, чем расколется.

Зачем нужны такие исследования

В сознании любителя фисташек результат изучения скорлупы встанет в один ряд с многочисленными выводами и публикациями, которые у нас принято называть исследованиями британских ученых. Его коротко выразил один из участников эксперимента: «Если вы планируете открыть фисташку зубами, цельтесь в шов — самое слабое место. А еще лучше используйте орехокол».

Но вот для научного мира исследование более ценно. Оно заинтересовало специалистов по материаловедению. Не секрет, что люди часто заимствуют у природы структуры материалов, которые потом используются в строительстве, машиностроении. Как повторить изобретение природы на новом уровне — дело технологов

Структура ореховой скорлупы, в частности, может пригодиться в строительных материалах, деталях машин. Она сочетает легкость с прочностью и эластичностью. Важно, что такая распределенная структура позволяет материалу быть прочным во всех направлениях. Независимо от того, с какой стороны нанесен удар, его энергия будет распределена между ячейками и погашена.