Светот на физиката Зошто не се кршат нежните крилја на инсектите
Дорте Саше 29.08.2012 година
Даблин (Ирска) - Добрата мрежа што минува низ кревките крилја на вилински коњчиња, муви или дури и скакулци има двојна употреба: Не само што ги прави структурите лесни и стабилни, туку спречува и сериозно кршење на крилото бидејќи создава најдобри пукнатини запира во раните фази. Кожната мембрана помеѓу решетката, што го формира вистинското крило, е потенка отколку што се очекуваше, известува истражувачки тим во списанието „PLoS ONE“ откако ги подложи крилјата на скакулци на механички тестови на стрес. Но, за разлика од коските, мембраната не може да порасне заедно ако се искине. Сепак, овие се типични во животот на инсектите преку борба, абење или материјален замор. Наместо тоа, очигледно оптимално разгранетата мрежа го забавува ширењето на штетата, според истражувачите.
Мембрански ќелии на крило на скакулец
„Пустинските скакулци се маратонски флаери на светот на инсектите“, објаснува Јан-Хенинг Диркс од Инженерскиот оддел на колеџот Тринити во Даблин, „Тие можат да летаат со денови над пустини и океани со крилја десет пати потенки од човечката коса“. Во тим Тој пред извесно време му докажа на својот колега Дејвид Тејлор дека кожата на нозете на скакулци е еден од најтешките природни материјали во светот. Главно се состои од аморфни, цврсто мрежни протеини и скоро никогаш не е оштетен во хме.
Бидејќи крилјата на пустинскиот скакулец (Schistocerca gregaria) исто така се состојат од оваа - само потенка - кожа, истражувачите исекоа мали засеци во оваа мембрана, со дебелина од само 1,7 до 3,7 микрометри. Потоа ја измерија силата што ќе биде потребна за да се пробие таков пукнатина низ целото крило. Но, самата мембранска кожа се покажа дека не е многу деструктивна. Сепак, видеата од експериментот покажаа дека повеќето пукнатини ефективно беа запрени веднаш штом погодија еден од фините гребени што ја сочинуваат решетката за стабилизација. Повеќето од надолжните испакнатини над должината на главното крило се дебели до 150 микрометри, шупливи одвнатре и делумно содржат нервни жици и течност. Вкрстените загради се понеправилни и суви. Заедно тие формираат стабилна, еластична мрежа со речиси илјада помали и поголеми „мембрански клетки“ - и значително ја зголемуваат цврстината на крилото.
Затвори од испакнатини во крилото
„Во споредба со тенка мембрана на крилото, средните испакнатини се релативно тешки. Соодветно на тоа, сакате што помалку испакнатини што е потребно за да ја одржите тежината на крилјата на ниско ниво “, вели Дирк. Премногу малку од нив, сепак, нудат помалку заштита од пукнатини, како што покажува видеото, важен е оптимален компромис. За да го поддржат ова, истражувачите ја тестирале механичката јачина на цели крилја, како и на малите кожи на одделни мембрански клетки. Резултат: големината на повеќето од овие клетки беше на или под таканаречената критична должина на пукнатина на мембранската кожа од 1132 микрометри. Критичната должина на пукнатината е материјална константа; ако пукнатината остане пократка, материјалот е сè уште стабилен дури и под оптоварување - ако е подолг, тоа доведува до понатамошни неконтролирани пукнатини, а со тоа најмногу до уништување.
Целосните фрактури се многу ретки кај крилјата на скакулецот, резимира Тејлор: „Благодарение на прецизното растојание на попречните монистра, пукнатините секогаш се запираат пред да ја достигнат оваа критична должина и да продолжат да растат. Природата најде механички „оптимално“ решение за крилјата на скакулецот. “Вашиот резултат треба да ги направи лесните крилја за микро-авиони постабилни. Анализата, применета наназад, може дури и да помогне во опишувањето на способноста за летање на инсектите кои сега изумреле.
Научна струја според условите на изворот