Ученые из Зоологического института Кильского университета провели исследование насекомых, главной целью которого было установить прочность их крыльев. Замечено, что пчела во время полета сталкивается с небольшими препятствиями приблизительно раз в секунду. При этом ее крылья не получают серьезных повреждений. Кроме того, составляя всего 2% от всей массы тела, они с легкостью выдерживают аэродинамические нагрузки.
Большинство насекомых передвигаются именно путем совершения полетов. Они считаются первыми на нашей планете животными, которые выработали эту способность. Существует три версии происхождения крыльев:
- из спинки грудного сегмента;
- из тазобедренной области ног;
- из дыхательных органов.
Крылья у насекомых – это пластинчатые выросты, которые тесно связаны с мышечным комплексом. Типичный случай предполагает наличие двух пар: передней и задней. Твердые жилы служат основой, к которой крепятся тонкие крыловые пластинки. В отличие от летающих позвоночных, крылья насекомых лишены собственных мышц, поэтому обслуживаются грудными.
В статье, опубликованной в журнале Advanced Science, исследователи опубликовали результаты своей работы. Они показывают, насколько прочными, функциональными и в то же время гибкими являются крылья насекомых. Эти знания могут быть в будущем использованы в сферах биомедицины, робототехники, авиации.
Технические конструкции обычно отличаются либо повышенной прочностью, либо гибкостью и долговечностью. Исследователи работают над объединением этих свойств, чтобы в результате можно было получить структурные элементы с переменной жесткостью.
Их преимуществом станет улучшенная функциональность за счет деформации в ответ на изменение внешней среды. В ходе предыдущих исследований подобных результатов удавалось достигнуть только за счет использования сложных в реализации и дорогостоящих с точки зрения финансирования методов. Изучение многофункциональности крыльев насекомых открывает новые возможности в этой сфере.
Ученые выделили 3 ключевые особенности в конструкции крыльев, за счет которых насекомые легко приспосабливаются к условиям окружающей среды:
- гибкие соединения;
- механические стопоры;
- зоны продольного изгиба.
Прежде интерес ученых фокусировался на аэродинамических аспектах крыльев насекомых. Теперь же они обратили пристальное внимание на их структуру. Детальному исследованию подверглись крылья стрекозы. Установлено, что их «конструкция» гарантированно защищена от воздействия силы ветра и различных столкновений.
Крыло включает жесткие сети жилок, а также перепончатые участки между ними. Вены соединяются гибкими суставами. Таким образом, при незначительных нагрузках происходит деформация крыльев без вреда для насекомого. Если возникает более серьезная нагрузка, то в работу вступают микроскопические шипы, которые препятствуют дальнейшей деформации крыльев.
Повышается их жесткость, за счет чего насекомому не страшны аэродинамические нагрузки. А на случай столкновения с препятствием в структуре крыльев имеются специальные зоны, которые изгибаются в противоположную сторону.
