Para saintis telah mendedahkan rahsia sayap lipatan kumbang

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-16 16:12

Para saintis dari Universiti Tokyo dapat mengungkap rahsia sayap belakang burung kumbang yang berlipat, setelah mengetahui bahawa bukan sahaja "pemacu hidraulik" yang telah dipelajari dengan baik dengan jaringan kapal, tetapi juga elytra dengan perut, adalah terlibat secara langsung dalam proses ini.

Kerja penyelidik diterbitkan dalam Prosiding Akademi Sains Kebangsaan dan diringkaskan di Phys.org.

Kepik mampu, apabila berjalan di atas kakinya, melipat sayapnya secara padat di bawah elytra tegar untuk melindungi mereka daripada kerosakan. Jika perlu untuk berlepas, sayap berselaput belakang dibuka dalam purata 0.1 saat. Mekanisme ini difahami dengan baik, kerana kepik menaikkan elytra sebelum melebarkan sayapnya.

Sayap belakang bermembran kumbang di bawah elytra dilipat seperti origami dan ditembusi oleh rangkaian kapal yang diisi dengan cecair. Sebelum berlepas, ladybug menaikkan elytra dan menegangkan otot-otot segmen toraks ketiga, meningkatkan tekanan bendalir dalam kapal sayap terbang. Akibatnya, keanjalan kapal meningkat dan sayap mengembang.

Para saintis tidak dapat melihat secara terperinci proses melipat sayap. Hakikatnya ialah selepas mendarat, kepik melipat elytra dan hanya selepas itu mula menarik semula sayap belakang, secara aktif membantu dirinya dengan perut. Secara purata, kumbang mengambil masa kira-kira dua saat untuk melipat sayap terbang mereka.

Untuk mengkaji lipatan sayap, saintis menggunakan kepik tujuh tompok (Coccinella septempunctata). Dia telah mengeluarkan sebahagian daripada elytra tegar kanannya. Kawasan yang dipadam kemudiannya digunakan sebagai alat untuk mencipta salinan resin akrilik yang boleh dirawat dengan UV yang jelas. Salinan akrilik elytra kemudiannya ditampal pada baki elytra ladybug.

Para penyelidik menjalankan tinjauan pantas terhadap kumbang, dan juga mengkaji bahagian terpencil elytra di bawah mikroskop. Ternyata bahagian dalam elytron mempunyai kelegaan yang sepadan dengan corak kapal sayap terbang. Di samping itu, di bahagian dalam elytron terdapat sejenis "Velcro" - kawasan yang ditutupi dengan bulu terkecil yang memegang sayap yang dilipat.

"Velcro" yang serupa terletak di bahagian atas perut. Ternyata selepas mendarat, kepik melipat elytra, dan kemudian mula mengetatkan dan meluruskan perut. Pada masa ini, tekanan di dalam kapal berkurangan. Pada pengetatan pertama perut, kapal masuk ke dalam ceruk yang sepadan di bahagian dalam elytron.

Selepas kelonggaran perut, ia meluncur di sepanjang bahagian bawah sayap belakang. Kemudian kepik sekali lagi menegangkan perut, yang, mengetatkan, mengambil sayap dan menyelipkannya di bawah elytra. Dalam kes ini, membran lutsinar di antara kapal bertindak sebagai panduan apabila melipat sayap.

Seperti yang diperhatikan oleh saintis, tidak seperti origami itu sendiri, sayap kepik tidak berlipat pada sudut tajam, sebaliknya melengkung. Disebabkan ini, kekuatan mekanikal mereka mungkin akan dipelihara. Di samping itu, berpusing memungkinkan untuk mengelakkan kekusutan kapal dan pertindihannya akibat ubah bentuk.

Jadi, dengan mengecutkan dan mengendurkan perut, kepik mencapai lipatan lengkap sayap belakang di bawah elytra. Penyelidik percaya bahawa sayap elastik yang dilipat mula bertindak sebagai sejenis mata air termampat. Apabila elytra dinaikkan, bahagian dalam mereka berhenti berpaut pada sayap belakang dan mereka, seperti mata air, mula meluruskan. Proses penyebaran kemudiannya diambil oleh "hidraulik".

Para saintis Jepun percaya bahawa mengkaji mekanisme membuka dan melipat sayap kepik dan beberapa kumbang lain akan mencari penyelesaian teknikal terbaik untuk mencipta mekanisme lipatan untuk pelbagai peralatan, daripada panel solar dan antena satelit kepada sayap pesawat dek.

Pada masa ini, tiada mekanisme untuk melipat dan membuka sayap yang serupa dengan kumbang. Mekanisme yang digunakan pada pesawat dek ialah satu set pemacu hidraulik dan kunci. Sayap pesawat berasaskan kapal induk pada jarak tertentu dari akarnya mempunyai lipatan gelung engsel.

Pam khas, mengepam tekanan dalam sistem hidraulik, memaksa pemacu mekanisme untuk membuka atau melipat sayap. Dalam kedudukan yang melampau, sayap dibetulkan. Sayap boleh lipat digunakan pada pesawat ber dek untuk menjimatkan ruang supaya ia boleh diletakkan lebih padat di hangar atau tempat letak kereta dek.

Pada awal Februari tahun ini, penyelidik dari NASA dan Universiti Brigham Young membentangkan reka bentuk radiator boleh lipat untuk menyejukkan satelit bumi buatan kecil. Radiator ini berlipat dan membuka seperti origami. Peranti akan mengawal tahap pemindahan haba dengan melaraskan kedalaman lipatan: semakin tinggi, semakin banyak haba peranti akan menyerap.