Ученые раскрыли тайну складных крыльев божьей коровки
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 удалили 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.
Аналогичные «липучки» расположены и на верхней стороне брюшка. Выяснилось, что после приземления божья коровка складывает надкрылья, а затем начинает поджимать и расправлять брюшко. В этот момент давление в сосудиках снижается. При первом поджимании брюшка сосудики укладываются в соответствующие им выемки на внутренней стороне надкрылья.
После расслабления брюшка оно проскальзывает по нижней стороне задних крыльев. Затем божья коровка вновь напрягает брюшко, которое, поджимаясь, подцепляет крылья и заправляет их под надкрылье. При этом прозрачные перепонки между сосудиками выполняют роль направляющих при складывании крыла.
Как отмечают ученые, в отличие от непосредственно оригами крылья божьей коровки не складываются под острыми углами, а как бы скручиваются. Благодаря этому, вероятно, сохраняется их механическая прочность. Кроме того, скручивание позволяет избегать перегибов сосудиков и их перекрытия из-за деформации.
Так, сокращая и расслабляя брюшко, божья коровка добивается полного складывания задних крыльев под надкрыльями. Исследователи полагают, что сложенные эластичные крылья начинают играть роль своего рода сжатых пружин. При подъеме надкрыльев их внутренняя часть перестает цеплять задние крылья и те, наподобие пружины, начинают расправляться. Процесс расправления затем подхватывается «гидравликой».
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.
Василий Сычёв
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Раскрыт секрет «складных» крыльев божьих коровок
Божьи коровки – очень подвижные насекомые, которые могут легко переходить с полёта в так называемый режим ходьбы. Они чаще других жуков взлетают и садятся, при этом свои крылья они складывают под яркий панцирь. И делают это ловко и быстро (в среднем за две секунды), несмотря на то, что длина их крыльев намного превосходит длину всего тела.
Учёные сконструировали для насекомых прозрачные искусственные надкрылья из смолоподобного материала, который затвердевает под действием ультрафиолета. Фото Kazuya Saito.
Ранее исследователи изучали механизм «развёртывания» крыльев божьих коровок. Известно, что их задние перепончатые крылья расправляются в среднем за десятую долю секунды, а перед этим насекомое поднимает надкрылья – те самые ярко-красные или оранжевые передние крылья с чёрными точками. Они более плотные и защищают прозрачные тонкие задние крылья.
Но самое интересное – что эти длинные крылья пронизаны сетью сосудиков, заполняющихся жидкостью. Перед взлётом 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.
При посадке механизм несколько изменяется: божья коровка сперва складывает надкрылья и только потом начинает втягивать задние крылья, активно помогая себе брюшком. Отследить в подробностях этот механизм впервые удалось японским учёным.
Как рассказал руководитель работы профессор Токийского университета Кадзуя Саито (Kazuya Saito), его команда работала с семиточечными коровками (вид Coccinella septempunctata). Учёные сконструировали прозрачные искусственные надкрылья из смолоподобного материала, который затвердевает под действием ультрафиолета (наподобие геля, которые используется для наращивания ногтей).
Эти имплантаты пересадили насекомым (им удалили по одному надкрылью), а затем при помощи высокоскоростной съёмки и КТ-сканирования отследили, как те сворачивают крылья после полёта.
Кроме того, специалисты изучили под микроскопом удалённый участок. Оказалось, его внутренняя сторона рельефна и повторяет узор сосудиков летательного крыла. Также на ней обнаружились «липучки» – участки с микроскопическими щетинками, удерживающими сложенное крыло.
Исследователи использовали микро-КТ-сканирование для получения этого изображения. Божья коровка умело использует своё брюшко и надкрылья для достижения этой сложной складчатости. Фото Kazuya Saito.
Точно такие же липкие участки присутствуют и на верхней стороне брюшка насекомого. После приземления божья коровка складывает надкрылья, а затем начинает поджимать и расправлять брюшко. В этот момент давление в сосудиках снижается. При первом поджимании брюшка сосудики укладываются в соответствующие им выемки на внутренней стороне надкрылья.
После расслабления брюшка оно проскальзывает по нижней стороне задних крыльев. Затем божья коровка вновь напрягает брюшко, которое, поджимаясь, подцепляет крылья и заправляет их под надкрылье. При этом прозрачные перепонки между сосудиками выполняют роль направляющих при складывании крыла.
Кстати, сравнение с оригами в данном случае оказалось немного ошибочным: на самом деле крылья не сгибаются под острыми углами, а как бы скручиваются – вероятно, чтобы сосудики не перегибались и крыло не деформировалось.
«Обычно для трансформируемых структур требуется много деталей – суставов и неподвижных частей. Но в крыле божьей коровки суставов нет. Они используют только гибкость структуры, из которой состоят их крылья», — заключает Кадзуя Саито.
«Техника божьих коровок для достижения сложного сгибания является довольно увлекательной и новаторской, особенно для исследователей в области робототехники, механики, аэрокосмической техники и машиностроения», — добавляет профессор.
По его мнению, открытый учёными механизм будет иметь важное значение для инженерии. К примеру, по такому же принципу могут складываться и разворачиваться лопасти солнечных батарей, крылья автомобилей будущего и даже зонтик или веер. Вспомним и о складывающемся космическом модуле BEAM, который сейчас проходит на испытания на МКС. В случае успеха именно по его образу и подобию будут спроектированы надувные жилые модули для межпланетных миссий с участием людей.
Научная статья японских учёных опубликована в журнале PNAS.
« Вернуться назад | Все новости | Следующая новость »
ученых подглядывают за тем, как божьи коровки складывают крылья 20 мая 2017 г., 9:00 по восточноевропейскому времени
С помощью высокоскоростных камер, компьютерных томографов и некоторых принадлежностей для нейл-арта ученым из Японии удалось мельком увидеть сложный способ, которым божьи коровки складывают крылья, чтобы спрятать их.
Исследование может иметь значение для всего, от аэронавтики до зонтов.
Исследование, опубликованное на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences, исследовали, как у божьих коровок могут быть крылья, достаточно сильные, чтобы летать, но быстро складывающиеся, чтобы их можно было убрать в сторону.
Крылья, в конце концов, намного больше, чем надкрылья с черными пятнами, они складываются, чтобы поместиться внутри — в этом легко убедиться, если вы просто посмотрите видео раскладывания крыльев.
Но исследователи Токийского университета объясняют, что никто не знал, как божьим коровкам складываются крылья прочь, , так как они на самом деле сначала закрывают кожухи крыльев, а затем втягивают крылья внутрь. Интересное действие скрыто от глаз.
Таким образом, они заменили эти отличительные красные и черные корпуса прозрачными, сделанными из своего рода УФ-отверждаемой смолы, которая часто используется в нейл-арте, согласно пресс-релизу университета. Искусственный корпус крыла, называемый надкрыльем, позволял исследователям наблюдать, как складываются крылья.
«Я не был уверен, сможет ли божья коровка сложить крылья с помощью искусственного надкрылья, сделанного из смолы для дизайна ногтей», — говорит Казуя Сайто, профессор Токийского университета и ведущий автор исследования. «Поэтому я был удивлен, когда узнал, что это возможно».
Ученые использовали высокоскоростные камеры для записи процесса и компьютерную томографию сложенных и разложенных крыльев, чтобы определить точную структуру складок.
Процесс складывания крыльев схож с оригами — ученые использовали бумагу для оригами, чтобы воссоздать части складок крыльев.
Ученые создали бумажную модель, показывающую, как одна часть крыла божьей коровки складывается, когда крыло не используется. Токийский университет/PNAS скрыть заголовок
переключить заголовокТокийский университет/PNAS
Ученые создали бумажную модель, показывающую, как одна часть крыла божьей коровки складывается, когда крыло не используется.
Токийский университет/PNAS
Крылья остаются устойчивыми при расширении отчасти из-за жилок, в которых используются «ленточные пружины» — своего рода изгибы, которые позволяют плотницкой ленте держаться прямо.
«Техника божьих коровок для достижения сложного складывания довольно увлекательна и нова, особенно для исследователей в области робототехники, механики, аэрокосмической техники и машиностроения», — сказал Сайто, согласно пресс-релизу университета.
В исследовании ученые предлагают некоторые непосредственные приложения для исследования, включая крылья самолетов, космические технологии, такие как складные антенны и солнечные батареи, и гораздо более прозаические предметы, такие как зонтики и вентиляторы.
Крылья божьей коровки — Bilder und stockfotos
6.587Bilder
- Bilder
- FOTOS
- GRAFIKEN
- VEKTOREN
- VIDEOS
DRHILERN.
Oder starten Sie eine neuesuche, um noch mehr Stock-Photografie und Bilder zu entdecken. Extreme Vergrößerung-Lady Käfer mit Gespreizte Flugel — крылья божьей коровки фото и фотографииExtreme Vergrößerung-Lady Käfer mit Gespreizte Flugel
набор каракулей — крылья божьей коровки, графика, клипарт, -мультфильмы и -символы Sammlung von handgezeichneten Bleistiftskizzen Vorlagen Muster von Tieren Käfer Schmetterlinge Kakerlaken Spinnen Bienen Heuschrecke isoliert in der Linie. Natürliche Tierweltillustration. marienkäfer — крылья божьей коровки стоковые фотографии и изображенияMarienkäfer
fliegender Marienkäfer
insektenladybird-set, niedliche kleine rote käfer — крылышки божьей коровки стоковые изображения, -клипарт, -мультфильмы и -символНабор насекомых для божьих коровок, мелкая мелкая мелкая кастрюля
Набор инсектеновых божьих коровок, мелкая мелкая мелкая кастрюля.
Естественный дизайн красоты. Vektor-Cartoon-Illustration im flachen Stil, isoliert auf weißem Hintergrund
Niedliches Marienkäfer-Symbol setzt nahtloses Muster. Marienkäfer
marienkäfer sich derwings — крылья божьей коровки стоковые фото и изображенияMarienkäfer sich der birds
Набор акварельных рисунков — крылья божьей коровки, графика, -клипарты, -мультфильмы и -символыНабор акварельных рисунков Insekten
Набор акварельных рисунков Insekten. Wespe, Biene, Motte, Marienkäfer, Heuschrecke, Ameise, Scheuer. Драуф, Vorderansicht. Vektorillustration isoliert auf weißem Hintergrund
Ein roter Marienkäfer kriecht auf einer Pflanze auf einer Wiese
Ein roter Marienkäfer kriecht auf einer Pflanze auf einer Wiese.
fliegenden Marienkäfer
Fliegender Marienkäfer auf beigem Hintergrund, Punkte auf den Flügeln, dunkelgrauer Körper
marienkäfer — ladybug wings stock-fotos und bilderMarienkäfer
fliegender Marienkäfer
handgezeichnete käfer. вектормустер — крылья божьей коровки сток-графика, -клипарт, -мультфильмы и -символHandgezeichnete Käfer. Vektormuster
Handgezeichnete Käfer auf weißem Hintergrund. Вектор-Nahtloses Сбор
Набор векторных рисунков рассвета — крылья божьей коровки сток-графика, -клипарт, -мультфильмы и -символОбразец ручной рассвета Insekten
Набор векторов от hochdetaillierten Insektenskizzen. Handgezeichnete Schmetterlinge, Käfer, Libelle, Zikade, Hummelillustrationen auf weißem Hintergrund.
Alte entomologische Zeichnungen.
Мультфильм Мариенкафер. Lustiger süßer roter Käfer mit Polka Dots…
Cartoon Marienkäfer. Lustiger niedlicher roter Käfer mit Polka Dots Muster, fliegende und kriechende entzückende Insektenfiguren, verschiedene Posen auf Blatt- oder Blumensitzen, glückliche Emotionen auf Gesicht Vektor isoliertes Set
marienkäfer und eine wespe — ladybug wings stock-fotos und bilderMarienkäfer und eine Wespe
Makro einer Wespe, die über einen Marienkäfer kletert, weicher Hintergrund, горизонтальный, Kopierraum
Marienkäfer Breitet Flügel Aus — божьей шкафной для крыльев.
Marienkäfer sitzt auf einem Grashalm auf einer WieseEin schwarzer Marienkäfer sitzt auf einem Grashalm auf einer Wiese
marienkäfer fliegendes set. — Крылья божьей коровки0002 Marienkäfer fliegendes Set.Marienkäfer-Set. Marienkäfer fliegen auf gepunkteter Route. Вектор isoliert auf weiß.
marienkäfer und schmetterling auf distelblüten auf wiese — ladybug wings stock-fotos und bilderMarienkäfer und Schmetterling auf Distelblüten auf Wiese
Marienkäfer und weißer Schmetterling auf Distelblüten auf Wiese hautnah
biene und schmetterling — ladybug wings stock-fotos und bilderBiene und Schmetterling
Biene und Schmetterling teilen sich eine Buddleja-Blüte
Marienkäfer — крылья божьей коровки фото и изображенияMarienkäfer
красные и черные насекомые — крылья божьей коровки стоковые фотографии и изображенияRotes und Schwarzes Insekt
Rotes und schwarzes Insekt.
Marienkäfer
zweifleckiger schwarzer marienkäfer — крылья божьей коровки стоковые фотографии и изображенияZweifleckiger schwarzer Marienkäfer
Zweipunkt-Marienkäfer (Adalia bipunctante e.0005 Lächelnder Großer Käfer — божьи крылышки сток -фотос и Bilder
Lächelnder Großer Käfer
Wetzikon, Schweiz — 14. Mai 2022: Dekofigur Eines Lächelnden großen käfers im Garten desareses
. Marienkäfer auf einem Blatt beobachten sie einen marienkäfer auf einem ast — крылья божьей коровки фото и фотографииBeobachten Sie einen Marienkäfer auf einem Ast
набор символов-насекомых. богомол божья коровка комар schmetterling biene кузнечик käfer caterpillar spinne kakerlake fliegen schnecke libelle ant lady vogel wurm. прекрасный мультфильм каваи lustige каракули-персонаж. дизайн флачей. — Крылья божьей коровки0002 Инсектен-Символ-Набор. Mantis Lady Bug Mosquito Schmetterling… мультяшный набор значков божьей коровки. вектор — крылья божьей коровки сток-графики, -клипарт, -мультфильмы и -символCartoon Farbe Lady Bug Icon Set. Vektor
Cartoon Farbe Lady Bug Icon Set Roter Insektenkäfer in schwarzen Punkten. Vectorillustration von Icons Ladybug
Картинки с божьими коровками — крылья божьей коровки, стоковые фотографии и изображенияКартинки с изображением божьих коровок
wellensittich frisst aus einer hand — крылья божьих коровок, стоковые фотографии и изображенияWellensittich frisst aus einer Hand
Божья коровка на пальце — крылья божьей коровки стоковые фото и фотографииБожья коровка на пальце
niedliche insektensammlung satz — крылышки божьей коровки стоковые графики, -клипарты, -мультфильмы и -символынабор
niedliche Insekung niedlichen cartoon bugs, вектор illustartion — крылья божьей коровки сток-графика, -клипарт, -мультфильмы и -символ
Set niedlichen Cartoon Bugs, вектор illustartion
макроукрашения фона и насекомые — крылья божьей коровки сток-фотографии и изображенияMakroaufnahmen von Pflanzen und Insekten
eine grüne fliege sitzt auf einem blatt am obstbaum — крылья божьей коровки стоковые фото и фотографииEine grüne Florfliegenlarve auf einer Blume in einem öffentlichen Park im Saarland
marienkäfer-symbol vektor — крылья божьей коровки Stock-grafiken, -clipart, -cartoons und -symboleMarienkäfer-Symbol Vektor
Marienkäfer-Symbol Vektor-Illustration
marienkäfer und eine biene — ladybug wings stock-fotos und bilderMarienkäfer und eine Biene
Marienkäfer und Biene teilen sich eine Blume Makrofotografie
marienkäfer läuft einen grünen stiel hinauf — ladybug wings stock-fotos und bilderMarienkäfer läuft einen grünen Stiel hinauf
Roter Marienkäfer mit schwarzen Flecken läuft einen grünen Stiel hinauf
schwarz-weiß-zeichnung eines marienkäfers zum ausmalen. насекомое цум мальбух. векторная иллюстрация — крылья божьей коровки, графика, клипарт, мультфильмы и символыSchwarz-Weiß-Zeichnung eines Marienkäfers zum Ausmalen. Insekt…
Schwarz-Weiß-Zeichnung eines Marienkäfers zum Ausmalen. Насекомое для Мальбуха. Vektorillustration
большая рука gezeichnet, golde linie satz von insekten wanzen, käfer, honigbienen, schmetterling, motte, hummel, wespe, libelle, heuschrecke. — Крылья божьей коровки сток-график, -клипарт, -мультфильмы и -символБольшая рука gezeichnet, Goldene Line Satz von Insekten Wanzen, Käf
handgezeichnet инсектен вектор-набор — Крылья божьей коровки сток-график, -клипарт, -мультфильмы и -символHandgezeichnet Insekten Vector-Set
cartoon-marienkäfer-vektor-set — крылья божьей коровки сток-графика, -клипарт, -мультфильмы и -symbole задний план. — крылья божьей коровки фото и фотографииSieben Zweipunkt-Marienkäfer auf größere Bindweed, Coccinella…
Siebenfleckiger Marienkäfer oder siebenfleckiger Marienkäfer auf Larger Bindweed, Coccinella septempunctata, vor weißem Hintergrund.
азиатские маринады (Harmonia axyridis), азиатские маринады
collage aus schönen verschiedenen insekten als poster — крылья божьей коровки Stock-fotos und bilder 9000 также плакат личинка вонючки — крылья божьей коровки фото и изображенияличинка вонючки
set verschiedener insekten auf weißem hintergrund. vektorsammlung schmetterlinge, spinnen, würmer, fliegen, käfer und andere käfer im cartoon-stil. — Крылья божьей коровки0002 Set verschiedener Insekten auf weißem Hintergrund….Satz verschiedenfarbiger Insekten auf weißem Hintergrund. Vektorsammlung Schmetterlinge, Spinnen, Würmer, Fliegen, Käfer undere Käfer im Cartoon-Stil.
chrysopidae florfliegenlarve auf einem grünen sonnenblumenblatt. es ist ein raubtier, das pflanzenschädlinge frisst. — крылья божьей коровки фото и фотографии Chrysopidae Florfliegenlarve auf einem grünen Sonnenblumenblatt. …
Mehrfarbige Asiatische Marienkäfer offene Flügel, (Harmonia…
Ein asiatischer Marienkäfer schließt nach der Landung seine Flügel über einer Blume.
marienkäfer sitzt auf der hand eines mannes. — крылья божьей коровки стоковые фото и изображенияМариенка, сидящая на руке, Маннес. Мариенка, крихт…
Мариенка, сидящая на руке, Маннес.0005 die hand eines kindes in einer roten jacke hält einen marienkäfer an den fingern. ein insekt mit roten flügeln und schwarzen punkten. weicher selektiver selektiver fokus — крылья божьей коровки стоковые фото и изображения
Die Hand eines Kindes in einer roten Jacke hält einen Marienkäfer
Die Hand eines Kindes in the roten Jacke hält einen Marienkäfer and den Fingern. Ein Insekt mit roten Flügeln und schwarzen Punkten. Селектив Вайхера Селектив Фокус.
Marienkäfer niedlich verschiedene Charaktere gesetzt. Marienkäfer in drei Stilen. Векторная иллюстрация изолирована от воды.
feuerkäfer auf grauem stein — крылья божьей коровки стоковые фото и фотографииFeuerkäfer auf gruem Stein
bohnenblattkäfer — крылья божьей коровки стоковые фотографии и изображения glückliche käfer, süßer kleiner käfer und lächelnde raupe. Набор векторных иллюстраций wildtier insekten — крылья божьей коровки, графика, клипарт, мультфильмы и символМультфильм-Инсектен. Glückliche Käfer, süßer kleiner Käfer und lächel
Cartoon-Insekten. Glückliche Käfer, niedlicher kleiner Käfer und lächelnde Raupe. Wildlife Insekt Vector Illustration Set von Fliege und Käfer, Insektencharakter.