Mokslininkai atskleidė ladybug sulankstomų sparnų paslaptį

2024 Autorius: Seth Attwood | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-16 16:11

Tokijo universiteto mokslininkai sugebėjo atskleisti boružės užpakalinių sparnų sulankstymo paslaptį, išsiaiškinę, kad yra ne tik jau gerai ištirta „hidraulinė pavara“su indų tinkleliu, bet ir elytra su pilvu. tiesiogiai dalyvauja šiame procese.

Tyrėjų darbai paskelbti Proceedings of the National Academy of Sciences ir apibendrinti Phys.org.

Vaikščiodamos ant kojų, boružės gali kompaktiškai sulenkti sparnus po standžia elytra, kad apsaugotų jas nuo pažeidimų. Jei reikia kilti, galiniai juostiniai sparnai išsiskleidžia vidutiniškai per 0,1 sekundės. Šis mechanizmas puikiai suprantamas, nes ladybugs prieš išskleisdamos sparnus pakelia elyrą.

Plėveliniai užpakaliniai vabalų sparnai po elytra yra sulenkti kaip origami ir juos prasiskverbia indų tinklas, pripildytas skysčiu. Prieš kildama, boružėlė pakelia erytra ir įtempia trečiojo krūtinės ląstos segmento raumenis, padidindama skysčio slėgį skraidančių sparnų kraujagyslėse. Dėl to padidėja indų elastingumas, o sparnas plečiasi.

Mokslininkai negalėjo išsamiai pamatyti sparno sulankstymo proceso. Faktas yra tas, kad nusileidusi ladybug sulenkia elytra ir tik po to pradeda atitraukti užpakalinius sparnus, aktyviai padėdama sau pilvą. Vidutiniškai vabalai užtrunka apie dvi sekundes, kad sulenktų skraidančius sparnus.

Norėdami ištirti sparnų sulenkimą, mokslininkai naudojo septyntaškę boružėlę (Coccinella septempunctata). Jai buvo pašalinta dalis dešinės standžios erytros. Tada ištrinta sritis buvo naudojama kaip priemonė sukurti skaidrios UV spinduliuose kietėjančios akrilo dervos kopiją. Akrilinė elytros kopija buvo įklijuota ant likusios ladybug elytros dalies.

Tyrėjai atliko greitą vabalo tyrimą, taip pat mikroskopu ištyrė nutolusią elytros dalį. Paaiškėjo, kad elitrono vidinėje pusėje yra reljefas, atitinkantis skraidančio sparno indų raštą. Be to, vidinėje elitrono pusėje yra savotiškas „Velcro“– vietos, padengtos mažiausiais šereliais, laikančiais sulankstytą sparną.

Panašūs "Velcro" yra viršutinėje pilvo pusėje. Paaiškėjo, kad nusileidusi boružėlė sulenkia elytrą, o tada pradeda veržti ir tiesinti pilvą. Šiuo metu slėgis kraujagyslėse mažėja. Pirmą kartą priveržus pilvą, kraujagyslės patenka į atitinkamas įdubas vidinėje elitrono pusėje.

Po pilvo atpalaidavimo jis slysta apatine užpakalinių sparnų dalimi. Tada boružėlė vėl įtempia pilvą, kuris, suverždamas, paima sparnus ir pakiša juos po elytra. Šiuo atveju permatomos membranos tarp indų veikia kaip kreiptuvai sulenkiant sparną.

Kaip pastebi mokslininkai, skirtingai nuo paties origamio, boružėlės sparnai nesilanksto aštriais kampais, o susisuka. Dėl šios priežasties tikėtina, kad jų mechaninis stiprumas bus išsaugotas. Be to, sukimas leidžia išvengti indų sulenkimo ir jų persidengimo dėl deformacijos.

Taigi, sutraukdama ir atpalaiduodama pilvą, boružėlė pasiekia visišką užpakalinių sparnų sulenkimą po elytra. Mokslininkai mano, kad sulenkti elastingi sparnai pradeda veikti kaip savotiškos suspaustos spyruoklės. Kai elytras pakeliamas, jų vidinė dalis nustoja prilipti prie užpakalinių sparnų ir jie, kaip spyruoklė, pradeda tiesėti. Tada barstymo procesą paima „hidraulika“.

Japonijos mokslininkai mano, kad tirdami boružėlių ir kai kurių kitų vabalų sparnų išskleidimo ir lankstymo mechanizmus ras geriausius techninius sprendimus kuriant lankstymo mechanizmus įvairiai įrangai – nuo saulės baterijų ir palydovinių antenų iki denio orlaivių sparnų.

Šiuo metu nėra panašių į vabalų sparno lankstymo ir išskleidimo mechanizmų. Denio orlaiviuose naudojami mechanizmai yra hidraulinių pavarų ir spynų rinkinys. Lėktuvo nešiklio sparnas tam tikru atstumu nuo jo šaknies turi vyrių kilpą.

Specialūs siurbliai, pumpuojantys slėgį hidraulinėje sistemoje, priverčia mechanizmo pavarą išskleisti arba sulenkti sparną. Kraštutinėse padėtyse sparnas yra fiksuotas. Sulankstomas sparnas naudojamas deniuotuose orlaiviuose, siekiant sutaupyti vietos, kad juos būtų galima kompaktiškiau išdėstyti angaruose ar denio stovėjimo aikštelėse.

Šių metų vasario pradžioje NASA ir Brigham Young universiteto mokslininkai pristatė sulankstomo radiatoriaus konstrukciją, skirtą mažiems dirbtiniams žemės palydovams vėsinti. Šis radiatorius susilanksto ir išsiskleidžia kaip origami. Šilumos perdavimo lygį prietaisas valdys reguliuodamas klosčių gylį: kuo jis didesnis, tuo daugiau šilumos prietaisas sugers.