Zinātnieki ir atklājuši mārītes salokāmo spārnu noslēpumu

2024 Autors: Seth Attwood | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-16 16:11

Tokijas universitātes zinātnieki varēja atklāt mārīšu saliekamo pakaļspārnu noslēpumu, noskaidrojot, ka ir ne tikai jau labi izpētītā "hidrauliskā piedziņa" ar kuģu sietu, bet arī elīta ar vēderu. tieši iesaistīti šajā procesā.

Pētnieku darbs ir publicēts Proceedings of the National Academy of Sciences un ir apkopots vietnē Phys.org.

Mārītes, ejot uz kājām, spēj kompakti salocīt spārnus zem stingras elītras, lai pasargātu tās no bojājumiem. Ja nepieciešams pacelties, aizmugurējie spārni izplešas vidēji 0,1 sekundē. Šis mehānisms ir labi saprotams, jo mārīces paceļ elītu pirms izpleš spārnus.

Vaboļu membrānainie pakaļspārni zem elytras ir salocīti kā origami, un tos caurauž ar šķidrumu pildītu trauku tīkls. Pirms pacelšanās mārīte paceļ elītu un sasprindzina trešā krūšu segmenta muskuļus, palielinot šķidruma spiedienu lidojošo spārnu traukos. Tā rezultātā palielinās kuģu elastība, un spārns paplašinās.

Zinātniekiem nav izdevies detalizēti redzēt spārna salocīšanas procesu. Fakts ir tāds, ka pēc nolaišanās mārīte saliek elytru un tikai pēc tam sāk ievilkt aizmugurējos spārnus, aktīvi palīdzot sev ar vēderu. Vidēji vabolēm lidojošo spārnu salocīšana prasa apmēram divas sekundes.

Lai pētītu spārnu salocīšanu, zinātnieki izmantoja septiņraibu mārīti (Coccinella septempunctata). Viņai tika noņemta daļa no labās, stingrās elitras. Pēc tam izdzēstais apgabals tika izmantots kā rīks, lai izveidotu caurspīdīgu, UV izturīgu akrila sveķu kopiju. Elytra akrila kopija tika ielīmēta uz atlikušās mārītes elytras.

Pētnieki veica ātru vaboles aptauju, kā arī mikroskopā pētīja attālu elytra daļu. Izrādījās, ka elitrona iekšējā pusē ir reljefs, kas atbilst lidojošā spārna trauku rakstam. Turklāt elitrona iekšējā pusē ir sava veida "Velcro" - zonas, kas pārklātas ar mazākajiem sariem, kas notur salocītu spārnu.

Līdzīgi "Velcro" atrodas vēdera augšdaļā. Izrādījās, ka pēc piezemēšanās mārīte saliek elytru un pēc tam sāk pievilkt un iztaisnot vēderu. Šajā brīdī spiediens traukos samazinās. Pirmajā vēdera pievilkšanas reizē trauki iekļaujas atbilstošajos padziļinājumos elitrona iekšējā pusē.

Pēc vēdera atslābināšanas tas slīd gar pakaļējo spārnu apakšpusi. Tad mārīte atkal sasprindzina vēderu, kas, savelkot, paceļ spārnus un pakļauj tos zem elytras. Šajā gadījumā caurspīdīgās membrānas starp traukiem darbojas kā vadotnes, salokot spārnu.

Kā atzīmē zinātnieki, atšķirībā no paša origami, mārītes spārni nesalocās asos leņķos, bet gan locās. Sakarā ar to, visticamāk, tiks saglabāta to mehāniskā izturība. Turklāt pagriešana ļauj izvairīties no tvertņu saliekšanās un to pārklāšanās deformācijas dēļ.

Tātad, savelkot un atslābinot vēderu, mārīte panāk pilnīgu pakaļējo spārnu salocīšanu zem elytras. Pētnieki uzskata, ka salocītie elastīgie spārni sāk darboties kā sava veida saspiestas atsperes. Kad elytra ir pacelta, to iekšējā daļa pārstāj pieķerties pakaļējiem spārniem, un tie, tāpat kā atspere, sāk iztaisnot. Pēc tam izkliedēšanas procesu uztver "hidraulika".

Japānas zinātnieki uzskata, ka, pētot mārīšu un dažu citu vaboļu spārnu atlocīšanas un salocīšanas mehānismus, tiks atrasti labākie tehniskie risinājumi dažādu iekārtu locīšanas mehānismu izveidei, sākot no saules paneļiem un satelītantenām līdz klāja lidmašīnu spārniem.

Pašlaik nav tādu mehānismu spārna salocīšanai un atlocīšanai, kas būtu līdzīgi kā vabolēm. Klāja lidmašīnās izmantotie mehānismi ir hidraulisko piedziņu un slēdzeņu komplekts. Lidmašīnas, kas balstīta uz nesēju, spārnam, kas atrodas zināmā attālumā no tā saknes, ir eņģes cilpas kroka.

Speciālie sūkņi, kas paaugstina spiedienu hidrauliskajā sistēmā, piespiež mehānisma piedziņu atlocīt vai salocīt spārnu. Galējās pozīcijās spārns ir fiksēts. Lidmašīnām ar klāju tiek izmantots salokāms spārns, lai ietaupītu vietu, lai tos varētu kompaktāk novietot angāros vai klāja stāvvietās.

Šī gada februāra sākumā NASA un Brigama Janga universitātes pētnieki prezentēja salokāmu radiatora dizainu mazu mākslīgo zemes pavadoņu dzesēšanai. Šis radiators salokās un izvēršas kā origami. Ierīce kontrolēs siltuma pārneses līmeni, regulējot kroku dziļumu: jo augstāks tas ir, jo vairāk siltuma ierīce uzņems.