دانشمندان راز بال های تا شده کفشدوزک را کشف کردند

2024 نویسنده: Seth Attwood | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-16 16:03

دانشمندان دانشگاه توکیو توانستند راز تاشو بال‌های عقبی کفشدوزک‌ها را کشف کنند و متوجه شدند که نه تنها "درایو هیدرولیک" که قبلاً به خوبی مطالعه شده بود با شبکه‌ای از رگ‌ها، بلکه الیترا با شکم نیز وجود دارد. مستقیماً در این فرآیند نقش دارند.

کار محققین در Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده و در Phys.org خلاصه شده است.

کفشدوزک ها می توانند هنگام راه رفتن روی پای خود، بال های خود را به طور فشرده زیر الیترای سفت جمع کنند تا از آسیب محافظت کنند. در صورت نیاز به برخاستن، بالهای تاردار عقب به طور متوسط در 0.1 ثانیه باز می شوند. این مکانیسم به خوبی درک شده است، زیرا کفشدوزک ها قبل از اینکه بال های خود را باز کنند، الیترا را بالا می برند.

بال های غشایی پشتی سوسک ها در زیر الیترا مانند اوریگامی چین خورده است و توسط شبکه ای از رگ های پر از مایع نفوذ می کند. قبل از برخاستن، کفشدوزک الیترا را بالا می برد و ماهیچه های بخش سوم قفسه سینه را تحت فشار قرار می دهد و فشار مایع را در عروق بال های پرواز افزایش می دهد. در نتیجه خاصیت ارتجاعی رگ ها افزایش می یابد و بال منبسط می شود.

دانشمندان نتوانسته‌اند روند تا کردن بال را با جزئیات ببینند. واقعیت این است که پس از فرود، کفشدوزک الیترا را تا می کند و تنها پس از آن شروع به جمع کردن بال های عقبی می کند و به طور فعال به شکم خود کمک می کند. به طور متوسط، سوسک ها حدود دو ثانیه طول می کشند تا بال های پرواز خود را جمع کنند.

دانشمندان برای مطالعه تا شدن بال ها از یک کفشدوزک هفت خال (Coccinella septempunctata) استفاده کردند. او بخشی از الیترای سفت و سخت راستش را برداشته بود. سپس ناحیه حذف شده به عنوان ابزاری برای ایجاد یک کپی از رزین اکریلیک شفاف قابل درمان با اشعه ماوراء بنفش استفاده شد. سپس یک کپی اکریلیک از elytra بر روی باقی مانده ladybug elytra چسبانده شد.

محققان بررسی سریعی از سوسک انجام دادند و همچنین بخش دورافتاده ای از الیترا را زیر میکروسکوپ مطالعه کردند. معلوم شد که قسمت داخلی الیترون دارای نقش برجسته ای است که مطابق با الگوی رگ های بال پرنده است. علاوه بر این، در سمت داخلی الیترون نوعی "Velcro" وجود دارد - مناطقی که با کوچکترین موهای پوشیده شده است که بال تا شده را نگه می دارد.

مشابه "Velcro" در سمت بالای شکم قرار دارد. معلوم شد که پس از فرود، کفشدوزک الیترا را تا می کند و سپس شروع به سفت کردن و صاف کردن شکم می کند. در این لحظه فشار در رگ ها کاهش می یابد. در اولین سفت شدن شکم، رگ ها در فرورفتگی های مربوطه در سمت داخلی الیترون قرار می گیرند.

پس از شل شدن شکم، در امتداد قسمت زیرین بال های عقبی می لغزد. سپس کفشدوزک دوباره شکم را فشار می دهد، که با سفت شدن، بال ها را برمی دارد و زیر الیترا می برد. در این حالت، غشاهای شفاف بین رگ ها به عنوان راهنما هنگام تا کردن بال عمل می کنند.

همانطور که دانشمندان خاطرنشان می کنند، برخلاف خود اوریگامی، بال های کفشدوزک در زوایای تیز جمع نمی شوند، بلکه پیچ می خورند. با توجه به این، استحکام مکانیکی آنها احتمالا حفظ می شود. علاوه بر این، پیچش باعث می شود تا از پیچ خوردگی عروق و همپوشانی آنها به دلیل تغییر شکل جلوگیری شود.

بنابراین کفشدوزک با انقباض و شل کردن شکم به تا شدن کامل بال های عقبی زیر الیترا دست می یابد. محققان بر این باورند که بال های الاستیک تا شده شروع به عمل به عنوان نوعی فنر فشرده می کنند. هنگامی که الیتراها بلند می شوند، قسمت داخلی آنها به بال های عقبی نمی چسبد و آنها مانند فنر شروع به صاف شدن می کنند. سپس فرآیند پخش توسط "هیدرولیک" برداشته می شود.

دانشمندان ژاپنی بر این باورند که با مطالعه مکانیسم‌های باز کردن و تا کردن بال‌های کفشدوزک‌ها و برخی سوسک‌های دیگر، بهترین راه‌حل‌های فنی برای ایجاد مکانیسم‌های تاشو برای تجهیزات مختلف، از پنل‌های خورشیدی و آنتن‌های ماهواره‌ای گرفته تا بال‌های هواپیماهای عرشه، پیدا می‌شود.

در حال حاضر، هیچ مکانیسمی برای تا کردن و باز کردن بال مشابه آنچه در سوسک ها وجود دارد، وجود ندارد. مکانیسم های مورد استفاده در هواپیماهای عرشه مجموعه ای از درایوها و قفل های هیدرولیک هستند. بال یک هواپیمای حامل در فاصله ای از ریشه خود دارای یک چین لولا است.

پمپ های ویژه، با پمپاژ فشار در سیستم هیدرولیک، درایو مکانیسم را مجبور می کند تا بال را باز یا تا کند. در موقعیت های شدید، بال ثابت است. یک بال تاشو در هواپیماهای دارای عرشه برای صرفه جویی در فضا استفاده می شود تا بتوان آنها را به صورت فشرده در آشیانه ها یا پارکینگ عرشه قرار داد.

در اوایل فوریه سال جاری، محققان ناسا و دانشگاه بریگام یانگ طرحی رادیاتور تاشو برای خنک کردن ماهواره‌های مصنوعی کوچک زمین ارائه کردند. این رادیاتور مانند اوریگامی تا می شود و باز می شود. دستگاه سطح انتقال حرارت را با تنظیم عمق چین‌ها کنترل می‌کند: هر چه بیشتر باشد، دستگاه گرمای بیشتری جذب می‌کند.