A tudósok feltárták a katicabogár összecsukható szárnyainak titkát

2024 Szerző: Seth Attwood | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 16:07

A Tokiói Egyetem tudósainak sikerült feltárniuk a katicabogarak összecsukható hátsó szárnyainak titkát, miután rájöttek, hogy nemcsak a már jól tanulmányozott „hidraulikus hajtás” az edényhálóval, hanem a hasi elytra is. közvetlenül részt vesz ebben a folyamatban.

A kutatók munkáját a Proceedings of the National Academy of Sciences folyóiratban tették közzé, és a Phys.org webhelyen találhatók összefoglalva.

A katicabogarak képesek a lábukon járva a szárnyaikat tömören összecsukni a merev elytra alatt, hogy megóvják őket a sérülésektől. Ha fel kell szállni, a hátsó úszóhártyás szárnyak átlagosan 0,1 másodperc alatt kibontakoznak. Ez a mechanizmus jól érthető, mert a katicabogarak felemelik az elytrát, mielőtt kitárják szárnyaikat.

A bogarak hártyás hátsó szárnyai az elytra alatt össze vannak hajtva, mint az origami, és folyadékkal töltő edények hálózata hatol át rajtuk. Felszállás előtt a katicabogár felemeli az elytrát és megfeszíti a harmadik mellkasi szegmens izmait, növelve a folyadéknyomást a repülő szárnyak ereiben. Ennek eredményeként az edények rugalmassága nő, a szárny pedig kitágul.

A tudósok nem tudták részletesen látni a szárny összecsukásának folyamatát. A helyzet az, hogy a leszállás után a katicabogár összehajtja az elytrát, és csak ezután kezdi visszahúzni a hátsó szárnyait, aktívan segítve magát a hasban. A bogaraknak átlagosan körülbelül két másodpercbe telik, hogy összecsukják repülő szárnyaikat.

A szárnyak összecsukásának tanulmányozására a tudósok egy hétpettyes katicát (Coccinella septempunctata) használtak. Eltávolították a jobb merev elytrájának egy részét. A törölt területet ezután eszközként használták fel tiszta, UV-sugárzással keményedő akrilgyanta másolatának elkészítéséhez. Az elytra akril másolatát ezután a katicabogár elytra maradék részére ragasztották.

A kutatók gyors felmérést végeztek a bogárról, és mikroszkóp alatt tanulmányozták az elytra egy távoli részét is. Kiderült, hogy az elytron belső oldalán a repülő szárny edényeinek mintájának megfelelő dombormű van. Ezenkívül az elytron belső oldalán van egyfajta "tépőzár" - a legkisebb sörtékkel borított területek, amelyek az összehajtott szárnyat tartják.

Hasonló "tépőzár" található a has felső részén. Kiderült, hogy leszállás után a katicabogár összehajtja az elytrát, majd elkezdi megfeszíteni és kiegyenesíteni a hasat. Ebben a pillanatban az edényekben a nyomás csökken. A has első meghúzásakor az erek az elytron belső oldalán lévő megfelelő mélyedésekbe illeszkednek.

A has ellazítása után a hátsó szárnyak alsó részén csúszik. Aztán a katicabogár ismét megfeszíti a hasat, ami megfeszülve felkapja a szárnyakat, és az elytra alá húzza. Ebben az esetben az edények közötti átlátszó membránok vezetőként működnek a szárny összecsukásakor.

Amint azt a tudósok megjegyzik, magával az origamival ellentétben a katicabogár szárnyai nem hajtódnak éles szögben, hanem görbülnek. Emiatt mechanikai szilárdságuk valószínűleg megmarad. Ezenkívül a csavarás lehetővé teszi az edények meghajlásának és deformáció miatti átfedésének elkerülését.

Tehát a has összehúzásával és ellazításával a katicabogár eléri a hátsó szárnyak teljes összecsukását az elytra alatt. A kutatók úgy vélik, hogy az összehajtott rugalmas szárnyak egyfajta összenyomott rugókként kezdenek működni. Amikor az elytrát felemelik, belső részük már nem tapad a hátsó szárnyakhoz, és rugószerűen kezdenek kiegyenesedni. A szórási folyamatot ezután a „hidraulika” veszi fel.

Japán tudósok úgy vélik, hogy a katicabogarak és néhány más bogarak szárnyainak ki- és összecsukásának mechanizmusait tanulmányozva megtalálják a legjobb technikai megoldásokat különféle berendezések összecsukható mechanizmusainak létrehozására, a napelemektől és műholdantennáktól a fedélzeti repülőgépek szárnyáig.

Jelenleg nincsenek a bogarakhoz hasonló mechanizmusok a szárny összecsukására és kibontására. A fedélzeti repülőgépeken használt mechanizmusok hidraulikus hajtások és zárak. A hordozóra épülő repülőgép szárnyának a gyökerétől bizonyos távolságra van egy csuklóhurkos hajtás.

Speciális szivattyúk, amelyek nyomást emelnek a hidraulikus rendszerben, arra kényszerítik a mechanizmus meghajtását, hogy ki- vagy összecsukja a szárnyat. Extrém helyzetekben a szárny rögzített. Fedélzetes repülőgépeken összecsukható szárnyat használnak a helytakarékosság érdekében, így kompaktabban elhelyezhetők hangárokban vagy fedélzeti parkolókban.

Idén február elején a NASA és a Brigham Young Egyetem kutatói bemutatták a kis mesterséges földi műholdak hűtésére szolgáló összecsukható radiátort. Ez a radiátor origamiként összehajtható és kihajtható. A készülék a hajtások mélységének beállításával szabályozza a hőátadás szintjét: minél magasabb, annál több hőt vesz fel a készülék.