Naučnici su otkrili tajnu sklopivih krila bubamare

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-16 15:59

Naučnici sa Univerziteta u Tokiju uspjeli su otkriti tajnu sklopivih stražnjih krila bubamare, nakon što su otkrili da su ne samo već dobro proučeni "hidraulični pogon" s mrežom posuda, već i nadkrilac sa trbuhom. direktno 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 svoja krila ispod krutih elitra kako bi ih zaštitile od oštećenja. Ako je potrebno poletanje, zadnja krila se otvaraju u prosjeku za 0,1 sekundu. Ovaj mehanizam je dobro shvaćen, jer bubamare podižu elitre prije nego što rašire krila.

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

Naučnici nisu uspjeli detaljno vidjeti proces savijanja krila. Činjenica je da nakon slijetanja bubamara savija elytru i tek nakon toga počinje uvlačiti zadnja krila, aktivno se pomažući trbuhom. U prosjeku, bubama je potrebno oko dvije sekunde da sklope svoja leteća krila.

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

Istraživači su izvršili brzo istraživanje bube, a također su proučavali udaljeni dio elitre pod mikroskopom. Ispostavilo se da unutrašnja strana elitrona ima reljef koji odgovara uzorku posuda letećeg krila. Osim toga, na unutrašnjoj strani elytrona nalazi se neka vrsta "čičak" - područja prekrivena najmanjim čekinjama koje drže presavijeno krilo.

Slični "čičak" se nalaze na gornjoj strani trbuha. Ispostavilo se da nakon slijetanja bubamara savija elytra, a zatim počinje zatezati i ispravljati trbuh. U ovom trenutku pritisak u posudama opada. Prilikom prvog zatezanja trbuha, žile se uklapaju u odgovarajuća udubljenja na unutrašnjoj strani elitrona.

Nakon opuštanja trbuha, klizi duž donje strane stražnjih krila. Zatim bubamara ponovo napreže trbuh, koji, stežući se, podiže krila i uvlači ih ispod nadkrilca. U ovom slučaju, prozirne membrane između žila djeluju kao vodilice pri preklapanju krila.

Kako naučnici primjećuju, za razliku od samog origamija, krila bubamare se ne savijaju pod oštrim uglovima, već se savijaju. Zbog toga će vjerovatno biti očuvana njihova mehanička čvrstoća. Osim toga, uvijanje omogućava izbjegavanje savijanja posuda i njihovo preklapanje zbog deformacije.

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

Japanski naučnici smatraju da će se proučavanjem mehanizama rasklapanja i savijanja krila bubamare i nekih drugih buba naći najbolja tehnička rješenja za izradu mehanizama za sklapanje različite opreme, od solarnih panela i satelitskih antena do krila palubnih aviona.

Trenutno ne postoje mehanizmi za sklapanje i rasklapanje krila sličnih onima kod buba. Mehanizmi koji se koriste na palubnim avionima su skup hidrauličnih pogona i brava. Krilo aviona na nosaču na određenoj udaljenosti od svog korijena ima preklop u obliku petlje.

Specijalne pumpe, podižući pritisak u hidrauličnom sistemu, tjeraju pogon mehanizma na rasklapanje ili sklapanje krila. U ekstremnim položajima, krilo je fiksirano. Sklopivo krilo se koristi na palubnim avionima kako bi se uštedio prostor tako da se mogu kompaktnije smjestiti u hangare ili parking na palubi.

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