Ученые раскрыли тайну складных крыльев божьей коровки

Брюшко принимает непосредственно участие в процессе складывания летательных крыльев.

Ученые из Токийского университета сумели раскрыть тайну складных задних крыльев божьих коровок, выяснив, что в этом процессе напрямую участвуют не только уже хорошо изученный «гидравлический привод» с сеткой сосудов, но и надкрылья с брюшком. Работа исследователей опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences, а краткое ее изложение приводит Phys.org.

Божьи коровки способны при передвижении на лапках компактно складывать крылья под жесткими надкрыльями, чтобы защитить их от повреждений. При необходимости взлететь задние перепончатые крылья расправляются в среднем за 0,1 секунды. Этот механизм хорошо изучен, потому что перед расправлением крыльев божьи коровки поднимают надкрылья.

Перепончатые задние крылья жуков под надкрыльями сложены по типу оригами и пронизаны сетью сосудиков, заполняющихся жидкостью. Перед взлетом божья коровка поднимает надкрылья и напрягает мышцы третьего грудного сегмента, повышая давление жидкости в сосудиках летательных крыльев. В результате упругость сосудов возрастает и крыло расправляется.

Увидеть же в подробностях процесс складывания крыла ученым прежде не удавалось. Дело в том, что после посадки божья коровка складывает надкрылья и только после этого начинает втягивать задние крылья, активно помогая себе брюшком. В среднем на складывание летательных крыльев у жуков уходит около двух секунд.

Для изучения процесса складывания крыльев ученые использовали семиточечную коровку (Coccinella septempunctata). Ей удали часть правого жесткого надкрылья. Удаленный участок затем использовали в качестве оснастки для создания его копии из прозрачной акриловой смолы, отверждаемой ультрафиолетом. Акриловая копия надкрылья затем была наклеена на остаток надкрылья божьей коровки.

Исследователи вели рапидную съемку жука, а также изучили под микроскопом удаленный участок надкрылья. Выяснилось, что внутренняя сторона надкрылья имеет рельеф, соответствующий узору сосудиков летательного крыла. Кроме того, на внутренней стороне надкрылья есть своего рода «липучки» — участки, покрытые мельчайшими щетинками, удерживающими сложенное крыло.

Японские ученые полагают, что изучение механизмов расправления и складывания крыльев у божьих коровок и некоторых других жуков позволит найти лучшие технические решения для создания механизмов складывания для различной техники, начиная солнечными панелями и антеннами спутников и заканчивая крыльями палубных самолетов.

В настоящее время механизмов складывания и раскладывания крыла, похожих на таковые у жуков, не существует. Используемые на палубных самолетах механизмы представляют собой набор гидравлических приводов и замков. Крыло палубного самолета на некотором расстоянии от своего корня имеет шарнирно-петлевое место сгиба.

Специальные насосы, нагнетая давление в гидравлической системе заставляют привод механизма раскладывать или складывать крыло. В крайних положениях крыло фиксируется. Складное крыло используется на палубных самолетах для экономии места, чтобы их можно было компактнее размещать в ангарах или палубных стоянках.

В начале февраля текущего года исследователи из NASA и Университета Бригама Янга представили дизайн складного радиатора для охлаждения малых искусственных спутников Земли. Этот радиатор складывается и раскладывается по принципу оригами. Устройство будет контролировать уровень теплоотдачи, регулируя глубину складок: чем она выше, тем больше тепла будет поглощать прибор.