Znanstveniki so odkrili skrivnost zložljivih kril pikapolonice

2024 Avtor: Seth Attwood | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 16:16

Znanstveniki z univerze v Tokiu so lahko odkrili skrivnost zložljivih zadnjih kril pikapolonic, saj so ugotovili, da ni le že dobro raziskani "hidravlični pogon" z mrežo posod, ampak tudi elitra s trebuhom. neposredno vključeni v ta proces.

Delo raziskovalcev je objavljeno v Proceedings of the National Academy of Sciences in je povzeto na Phys.org.

Pikapolonice lahko, ko hodijo po nogah, kompaktno zložijo svoja krila pod togim elitrom, da jih zaščitijo pred poškodbami. Če je treba vzlet, se zadnja tkana krila razprejo v povprečju 0,1 sekunde. Ta mehanizem je dobro razumljen, saj pikapolonice dvignejo elitro, preden razširijo krila.

Membrana zadnja krila hroščev pod elitrom so zložena kot origami in jih prebija mreža posod, ki se polnijo s tekočino. Pikapolonica pred vzletom dvigne elitro in napne mišice tretjega torakalnega segmenta, s čimer se poveča pritisk tekočine v posodah letečih kril. Posledično se poveča elastičnost žil in krilo se razširi.

Znanstveniki niso mogli podrobno videti postopka zlaganja krila. Dejstvo je, da po pristanku pikapolonica zloži elitro in šele po tem začne umikati zadnja krila in si aktivno pomaga s trebuhom. V povprečju hrošči potrebujejo približno dve sekundi, da zložijo svoja leteča krila.

Za preučevanje zlaganja kril so znanstveniki uporabili pikapolonico s sedmimi pegami (Coccinella septempunctata). Odstranili so ji del desnega trdega elitra. Izbrisano območje je bilo nato uporabljeno kot orodje za ustvarjanje kopije prozorne akrilne smole, ki se strdi z UV žarki. Akrilno kopijo elitre smo nato prilepili na preostanek elitre pikapolonice.

Raziskovalci so izvedli hiter pregled hrošča, pod mikroskopom pa so preučili tudi oddaljeni del elitre. Izkazalo se je, da ima notranja stran elytrona relief, ki ustreza vzorcu posod letečega krila. Poleg tega je na notranji strani elytrona nekakšen "Velcro" - območja, prekrita z najmanjšimi ščetinami, ki držijo zloženo krilo.

Podobni "Velcro" se nahajajo na zgornji strani trebuha. Izkazalo se je, da po pristanku pikapolonica zloži elitro, nato pa začne zategniti in poravnati trebuh. V tem trenutku se tlak v posodah zmanjša. Ob prvem zategovanju trebuha se posode prilegajo v ustrezne vdolbine na notranji strani elitrona.

Po sprostitvi trebuha drsi po spodnji strani zadnjih kril. Nato pikapolonica spet napne trebuh, ki se napne, pobere krila in jih zatakne pod elitro. V tem primeru prozorne membrane med posodami delujejo kot vodila pri zlaganju krila.

Kot ugotavljajo znanstveniki, se za razliko od samega origamija krila pikapolonice ne zlagajo pod ostrimi koti, ampak se zvijajo. Zaradi tega se bo verjetno ohranila njihova mehanska trdnost. Poleg tega zvijanje omogoča, da se izognemo zvijanju posod in njihovemu prekrivanju zaradi deformacije.

Tako pikapolonica s krčenjem in sprostitvijo trebuha doseže popolno zlaganje zadnjih kril pod elitrom. Raziskovalci verjamejo, da zložena elastična krila začnejo delovati kot nekakšne stisnjene vzmeti. Ko se elitra dvigne, se njihov notranji del preneha oprijeti zadnjih kril in se kot vzmet začnejo vzravnavati. Postopek trošenja nato povzame "hidravlika".

Japonski znanstveniki verjamejo, da bodo s preučevanjem mehanizmov razgrnitve in zlaganja kril pikapolonic in nekaterih drugih hroščev našli najboljše tehnične rešitve za izdelavo zložljivih mehanizmov za različno opremo, od sončnih kolektorjev in satelitskih anten do kril palubnih letal.

Trenutno ni mehanizmov za zlaganje in odpiranje krila, podobnih tistim pri hroščih. Mehanizmi, ki se uporabljajo na krovnih letalih, so sklop hidravličnih pogonov in ključavnic. Krilo letala na nosilcih na neki razdalji od njegovega korena ima zgibno zanko.

Posebne črpalke, ki dvigujejo tlak v hidravličnem sistemu, prisilijo pogon mehanizma, da se razgrne ali zloži krilo. V skrajnih položajih je krilo pritrjeno. Zložljivo krilo se uporablja na krovnih letalih za prihranek prostora, tako da jih je mogoče bolj kompaktno postaviti v hangarje ali palubno parkirišče.

V začetku februarja letos so raziskovalci Nase in univerze Brigham Young predstavili zložljivo zasnovo radiatorja za hlajenje majhnih umetnih zemeljskih satelitov. Ta radiator se zloži in razpre kot origami. Naprava bo nadzorovala stopnjo prenosa toplote s prilagajanjem globine gub: višja kot je, več toplote bo naprava absorbirala.