Teadlased on paljastanud lepatriinu kokkupandavate tiibade saladuse

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 16:03

Tokyo ülikooli teadlased suutsid paljastada lepatriinu kokkupandavate tagatiibade saladuse, olles avastanud, et mitte ainult juba hästi uuritud anumavõrguga "hüdrauliline ajam", vaid ka kõhuga elytra. sellesse protsessi otseselt kaasatud.

Teadlaste töö avaldatakse ajakirjas Proceedings of the National Academy of Sciences ja kokkuvõte on Phys.org.

Lepatriinud suudavad jalgadel kõndides oma tiivad jäiga elytra all kompaktselt kokku voltida, et kaitsta neid kahjustuste eest. Kui on vaja õhku tõusta, rulluvad tagumised vöötiivad lahti keskmiselt 0,1 sekundiga. See mehhanism on hästi arusaadav, sest lepatriinud tõstavad elytra enne tiibade sirutamist.

Elytra all olevate mardikate kilejad tagatiivad on volditud nagu origami ja neid tungib läbi vedelikuga täituv anumate võrgustik. Enne õhkutõusmist tõstab lepatriinu elytra ja pingutab kolmanda rindkere segmendi lihaseid, suurendades vedeliku rõhku lendavate tiibade veresoontes. Selle tulemusena suureneb anumate elastsus ja tiib laieneb.

Teadlased ei ole suutnud tiiva voltimise protsessi üksikasjalikult näha. Fakt on see, et pärast maandumist voldib lepatriinu elytra kokku ja alles pärast seda hakkab tagatiibu tagasi tõmbama, aidates end aktiivselt kõhuga. Keskmiselt kulub mardikatel lendavate tiibade kokku voltimiseks umbes kaks sekundit.

Tiibade voltimise uurimiseks kasutasid teadlased seitsmetäpilist lepatriinu (Coccinella septempunctata). Tal eemaldati osa paremast jäigast elytrast. Kustutatud ala kasutati seejärel läbipaistva UV-kiirgusega kõveneva akrüülvaigu koopia loomiseks. Seejärel kleebiti elytra akrüülkoopia ülejäänud lepatriinu elytrale.

Teadlased viisid läbi mardika kiire uuringu ja uurisid mikroskoobi all ka elytra kaugemat osa. Selgus, et elütroni siseküljel on lendava tiiva anumate mustrile vastav reljeef. Lisaks on elytroni siseküljel omamoodi "Velcro" - väikseimate harjastega kaetud alad, mis hoiavad kokkuvolditud tiiba.

Sarnased "Velcro" asuvad kõhu ülaosas. Selgus, et pärast maandumist voldib lepatriinu elytra kokku ning hakkab seejärel kõhtu pingutama ja sirgendama. Sel hetkel rõhk anumates väheneb. Kõhupiirkonna esimesel pingutamisel mahuvad veresooned elütroni sisekülje vastavatesse süvenditesse.

Pärast kõhu lõdvestamist libiseb see mööda tagatiibade alakülge. Seejärel pingutab lepatriinu uuesti kõhtu, mis pingutades võtab tiivad üles ja torkab need elytra alla. Sel juhul toimivad anumatevahelised läbipaistvad membraanid tiiva voltimisel juhistena.

Nagu teadlased märgivad, ei voldi lepatriinu tiivad erinevalt origamist endast teravate nurkade all, vaid pigem kõverduvad. Tänu sellele säilib tõenäoliselt nende mehaaniline tugevus. Lisaks võimaldab keerdumine vältida anumate paindumist ja nende kattumist deformatsioonist.

Seega saavutab lepatriinu kõhu kokkutõmbamisel ja lõdvestamisel tagatiibade täieliku voltimise elytra all. Teadlased usuvad, et kokkuvolditud elastsed tiivad hakkavad toimima omamoodi kokkusurutud vedrudena. Elytra tõstmisel lakkab nende sisemine osa tagatiibade külge klammerdumast ja nad nagu vedru hakkavad sirguma. Laotamisprotsessi võtab seejärel üles "hüdraulika".

Jaapani teadlased usuvad, et lepatriinu ja mõnede teiste mardikate tiibade lahti- ja voltimismehhanisme uurides leiavad parimad tehnilised lahendused erinevate seadmete voltimismehhanismide loomiseks, alates päikesepaneelidest ja satelliitantennidest kuni tekilennukite tiibadeni.

Praegu puuduvad mardikatega sarnased tiiva kokku- ja lahtivoltimise mehhanismid. Tekilennukitel kasutatavad mehhanismid on hüdrauliliste ajamite ja lukkude komplekt. Kanduril põhineva lennuki tiival, mis asub selle juurest mõnel kaugusel, on liigendsilmusvolt.

Spetsiaalsed pumbad, mis pumpavad rõhku hüdrosüsteemis, sunnivad mehhanismi ajamit tiiba lahti või kokku voltima. Äärmuslikes asendites on tiib fikseeritud. Kokkupandavat tiiba kasutatakse tekiga lennukitel ruumi kokkuhoiuks, et neid saaks kompaktsemalt paigutada angaaridesse või tekiparklasse.

Tänavu veebruari alguses esitlesid NASA ja Brigham Youngi ülikooli teadlased kokkupandavat radiaatori disaini väikeste tehissatelliitide jahutamiseks. See radiaator käib kokku ja lahti nagu origami. Seade reguleerib soojusülekande taset, reguleerides voltide sügavust: mida kõrgem see on, seda rohkem soojust seade neelab.