Znanstvenici su otkrili tajnu sklopivih krila bubamare

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-16 16:06

Znanstvenici sa sveučilišta u Tokiju uspjeli su otkriti tajnu sklopivih stražnjih krila bubamare, nakon što su otkrili da nisu samo već dobro proučeni "hidraulički pogon" s mrežom posuda, već i nadkrilac s trbuhom. izravno uključeni u ovaj proces.

Rad istraživača objavljen je u Proceedings of the National Academy of Sciences i sažet je na Phys.org.

Bubamare su u stanju, kada hodaju na nogama, kompaktno sklopiti krila pod krutim elitrama kako bi ih zaštitile od oštećenja. Ako je potrebno poletjeti, stražnja rebrasta krila se otvaraju u prosjeku za 0,1 sekundu. Ovaj mehanizam je dobro shvaćen, jer bubamare podižu elitre prije nego rašire krila.

Opnasta stražnja krila kornjaša ispod elytra su presavijena poput origamija i probijena mrežom posuda koje se pune tekućinom. Prije polijetanja, bubamara podiže elitru i napreže mišiće trećeg torakalnog segmenta, povećavajući tlak tekućine u žilama letećih krila. Kao rezultat toga, raste elastičnost žila, a krilo se širi.

Znanstvenici nisu uspjeli detaljno vidjeti proces savijanja krila. Činjenica je da nakon slijetanja bubamara presavija elytru i tek nakon toga počinje uvlačiti stražnja krila, aktivno si pomaže trbuhom. U prosjeku, kornjašima treba oko dvije sekunde da sklope svoja leteća krila.

Za proučavanje preklapanja krila znanstvenici su koristili bubamaru sa sedam pjega (Coccinella septempunctata). Uklonili su joj dio desnog krutog elitra. Izbrisano područje je zatim korišteno kao alat za stvaranje kopije prozirne UV otvrdnute akrilne smole. Akrilna kopija elytra je zatim zalijepljena na ostatak elytra bubamare.

Istraživači su izvršili brzo istraživanje buba, a također su proučavali udaljeni dio elitre pod mikroskopom. Pokazalo se da unutarnja strana elytrona ima reljef koji odgovara uzorku posuda letećeg krila. Osim toga, na unutarnjoj strani elytrona nalazi se svojevrsni "čičak" - područja prekrivena najmanjim čekinjama koje drže presavijeno krilo.

Slični "čičak" nalaze se na gornjoj strani trbuha. Ispostavilo se da nakon slijetanja bubamara savija elytra, a zatim počinje zatezati i ispravljati trbuh. U ovom trenutku, tlak u posudama se smanjuje. Prilikom prvog zatezanja trbuha, žile se uklapaju u odgovarajuće udubine na unutarnjoj strani elitrona.

Nakon opuštanja trbuha, klizi uz donju stranu stražnjih krila. Zatim bubamara ponovno napreže trbuh, koji, stežući se, podiže krila i uvlači ih ispod elytra. U tom slučaju prozirne membrane između posuda djeluju kao vodilice pri preklapanju krila.

Kako znanstvenici primjećuju, za razliku od samog origamija, krila bubamare se ne savijaju pod oštrim kutovima, već se uvijaju. Zbog toga će vjerojatno biti sačuvana njihova mehanička čvrstoća. Osim toga, uvijanje omogućuje izbjegavanje savijanja posuda i njihovo preklapanje zbog deformacije.

Dakle, stezanjem i opuštanjem trbuha bubamara postiže potpuno sklapanje stražnjih krila ispod nadkrilca. Istraživači vjeruju da presavijena elastična krila počinju djelovati kao neka vrsta komprimiranih opruga. Kada se elytra podignu, njihov unutarnji dio prestaje prianjati za stražnja krila i oni se, poput opruge, počinju ispravljati. Proces posipanja tada preuzima "hidraulika".

Japanski znanstvenici smatraju da će se proučavanjem mehanizama rasklapanja i savijanja krila bubamare i nekih drugih kornjaša pronaći najbolja tehnička rješenja za izradu sklopivih mehanizama za raznu opremu, od solarnih panela i satelitskih antena do krila palubnih zrakoplova.

Trenutno ne postoje mehanizmi za preklapanje i rasklapanje krila slični onima u kornjaša. Mehanizmi koji se koriste na palubnim zrakoplovima su skup hidrauličnih pogona i brava. Krilo zrakoplova na nosaču na određenoj udaljenosti od svog korijena ima preklop u obliku petlje.

Posebne pumpe, podižući tlak u hidrauličkom sustavu, prisiljavaju pogon mehanizma na rasklapanje ili preklapanje krila. U ekstremnim položajima, krilo je fiksirano. Sklopivo krilo se koristi na palubnim zrakoplovima kako bi se uštedio prostor kako bi se mogli kompaktnije smjestiti u hangare ili parkiralište na palubi.

Početkom veljače ove godine istraživači iz NASA-e i Sveučilišta Brigham Young predstavili su sklopivi dizajn radijatora za hlađenje malih umjetnih Zemljinih satelita. Ovaj radijator se savija i rasklapa kao origami. Uređaj će kontrolirati razinu prijenosa topline podešavanjem dubine nabora: što je veća, to će uređaj apsorbirati više topline.