Gli scienziati hanno scoperto il segreto delle ali pieghevoli della coccinella

2024 Autore: Seth Attwood | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-16 16:08

Gli scienziati dell'Università di Tokyo sono stati in grado di scoprire il segreto delle ali posteriori pieghevoli delle coccinelle, avendo scoperto che non solo la già ben studiata "azionamento idraulico" con una rete di vasi, ma anche le elitre con l'addome, sono direttamente coinvolti in questo processo.

Il lavoro dei ricercatori è pubblicato negli Atti della National Academy of Sciences ed è riassunto su Phys.org.

Le coccinelle sono in grado, quando camminano in piedi, di piegare le ali in modo compatto sotto elitre rigide per proteggerle dai danni. Se è necessario decollare, le ali palmate posteriori si aprono in una media di 0,1 secondi. Questo meccanismo è ben compreso, perché le coccinelle sollevano le elitre prima di allargare le ali.

Le ali posteriori membranose dei coleotteri sotto le elitre sono piegate come origami e sono attraversate da una rete di vasi che si riempiono di liquido. Prima del decollo, la coccinella solleva le elitre e tende i muscoli del terzo segmento toracico, aumentando la pressione del fluido nei vasi delle ali volanti. Di conseguenza, l'elasticità delle navi aumenta e l'ala si espande.

Gli scienziati non sono stati in grado di vedere in dettaglio il processo di piegatura dell'ala. Il fatto è che dopo l'atterraggio, la coccinella piega le elitre e solo dopo inizia a ritrarre le ali posteriori, aiutandosi attivamente con l'addome. In media, i coleotteri impiegano circa due secondi per piegare le ali volanti.

Per studiare la piegatura delle ali, gli scienziati hanno utilizzato una coccinella a sette punte (Coccinella septempunctata). Le è stata rimossa una parte della sua elitre rigida destra. L'area eliminata è stata quindi utilizzata come strumento per creare una copia di resina acrilica trasparente polimerizzabile con UV. Una copia in acrilico delle elitre è stata quindi incollata sul resto delle elitre della coccinella.

I ricercatori hanno effettuato una rapida indagine sullo scarabeo e hanno anche studiato una parte remota delle elitre al microscopio. Si è scoperto che il lato interno dell'elitro ha un rilievo corrispondente allo schema dei vasi dell'ala volante. Inoltre, sul lato interno dell'elitro c'è una sorta di "velcro" - aree ricoperte dalle setole più piccole che tengono l'ala piegata.

Simili "velcro" si trovano sul lato superiore dell'addome. Si è scoperto che dopo l'atterraggio, la coccinella piega le elitre, quindi inizia a stringere e raddrizzare l'addome. In questo momento, la pressione nei vasi diminuisce. Al primo serraggio dell'addome, i vasi si inseriscono nei corrispondenti recessi sul lato interno dell'elitro.

Dopo il rilassamento dell'addome, scivola lungo la parte inferiore delle ali posteriori. Quindi la coccinella tende di nuovo l'addome, che, stringendosi, raccoglie le ali e le infila sotto le elitre. In questo caso, le membrane trasparenti tra le navi fungono da guide durante il ripiegamento dell'ala.

Come notano gli scienziati, a differenza dell'origami stesso, le ali di una coccinella non si piegano ad angoli acuti, ma piuttosto si arricciano. A causa di ciò, è probabile che la loro resistenza meccanica venga preservata. Inoltre, la torsione consente di evitare l'attorcigliamento dei vasi e la loro sovrapposizione a causa della deformazione.

Quindi, contraendo e rilassando l'addome, la coccinella ottiene il completo ripiegamento delle ali posteriori sotto le elitre. I ricercatori ritengono che le ali elastiche piegate inizino ad agire come una sorta di molle compresse. Quando le elitre sono sollevate, la loro parte interna cessa di aderire alle ali posteriori e, come una molla, iniziano a raddrizzarsi. Il processo di diffusione viene quindi ripreso da "idraulica".

Gli scienziati giapponesi ritengono che lo studio dei meccanismi di apertura e piegatura delle ali delle coccinelle e di alcuni altri coleotteri troverà le migliori soluzioni tecniche per la creazione di meccanismi di piegatura per varie apparecchiature, dai pannelli solari e dalle antenne satellitari alle ali degli aerei di coperta.

Attualmente, non ci sono meccanismi per piegare e aprire l'ala simili a quelli dei coleotteri. I meccanismi utilizzati sui velivoli di coperta sono un insieme di azionamenti e serrature idrauliche. L'ala di un aereo imbarcato a una certa distanza dalla sua radice ha una piega a cerniera.

Pompe speciali, che pompano pressione nel sistema idraulico, costringono l'azionamento del meccanismo a dispiegare o piegare l'ala. In posizioni estreme, l'ala è fissa. Un'ala pieghevole viene utilizzata sugli aerei addobbati per risparmiare spazio in modo che possano essere posizionati in modo più compatto negli hangar o nel parcheggio sul ponte.

All'inizio di febbraio di quest'anno, i ricercatori della NASA e della Brigham Young University hanno presentato un design del radiatore pieghevole per il raffreddamento di piccoli satelliti artificiali della terra. Questo radiatore si piega e si apre come un origami. Il dispositivo controllerà il livello di trasferimento del calore regolando la profondità delle pieghe: più è alto, più calore assorbirà il dispositivo.