2017. szeptember 21. csütörtök
Máté, Mirella
Biotechnológia, molekuláris biológia és élettan az mRNS.hu-n

Az info@mrns.hu-ra küldhet linket vagy valamilyen anyagot, amit szeretne, ha hírként bemutatnánk.


Korábbi híreink  |   Keresés:

Kiválasztott hír:
Megosztás: Add az iWiW-hez Add a Facebook-hoz Add a Twitter-hez Add a Google Reader-hez Add a Startlaphoz
Miért nem törik el a rovarok szárnya? - 2012-09-04 08:15:10 Hozzászólás írása Hozzászólások száma 0 hozzászólás 
Miért nem törik el a rovarok szárnya?

A rovarok szárnya könnyű, és látszólag törékeny. Mégis hogy lehet az, hogy nem szaggatja szét az első szél, ami belekap? A Trinity College Dublin kutatóinak vizsgálata szerint a titok nyitja a szárnyak jellegzetes érhálózatában rejlik, amit azonban nemcsak a rovarok tudnak kihasználni.
 
A rovarok külső vázának (kutikulájának) legnagyobb része jelentős mértékű fizikai terhelésnek van kitéve. Emiatt a váz gyakran megrepedhet, és a repedés tovább terjedhet, hacsak valami meg nem állítja. Különösen igaz ez a rovarok szárnyára, főleg olyan állatoknál, melyek hosszú távon repülnek. Az egyiptomi vándorsáska (Schistocerca gregaria) is ezek közé tartozik. Amíg az élőhelyén a táplálék ellátottság megfelelő, addig magányosan élnek. Bizonyos időszakokban azonban rajokba verődve vándorol. Ekkor képes több ezer kilométert is repülni napokon keresztül, át sivatagon, tengeren, hogy új élőhelyet keressen. Eközben rengeteg légáramlat deformálja, csavarja, hajlítja szárnyukat, mely tízszer vékonyabb, mint az emberi hajszál. Mégis megteszik a nagy utat. Vajon mi a titkuk?

Dr. Jan-Henning Dirks és David Taylor professzor, az egyetem Mechanikai és Gépgyártástechnológiai Tanszékének (Department of Mechanical and Manufacturing Engineering) munkatársai által vezetett kutatócsoport a rovarok kutikulájának biomechanikai tulajdonságait vizsgálja. Egy korábbi kutatásuk az egyiptomi vándorsáskák lábára irányult. Kimutatták, hogy a sáskák lábának kutikulája az egyik legszívósabb biológiai anyag a világon, ami rendkívül jól viseli a repedéseket. A mostani vizsgálataik során pedig arra voltak kíváncsiak, hogy ez a tulajdonság a szárnyakra is jellemző-e.

Ehhez először megmérték a szárnyak törési szívósságát, vagyis azt a paramétert, ami az anyag repedések terjedésével szembeni ellenálló képességét jellemzi. Kis bemetszéseket vágtak a szárny membránjába, és megmérték, mekkora erő szükséges ahhoz, hogy a repedés végigmenjen a szárnyon. Feltételezték, hogy a szárnyak membránja olyan erős lesz, mint a lábak. Ám meglepetésükre a membrán önmagában nem bizonyult nagyon erősnek.
Mikor megnézték a mérés során készített videófelvételeket, kiderült, hogy szívósság szempontjából a szárny erei fontosabbak, mint maga a membrán. A hosszanti erek eltérítették, a keresztirányúak pedig megállították a repedéseket, és így 50%-kal megnövelték a szárny szívósságát.

Felmerült a kérdés, hogy ha ezek az erek ilyen hatékonyak a repedések megállításában, miért nincs belőlük több a szárnyon. A vékony membránhoz a szárny erei viszonylag nehezek. Tehát a repülés szempontjából jobb, ha minél kevesebb van belőlük, és így a szárnyak könnyebbek. Dirk szerint az erek „olyanok, mint a vízzáró rekeszek egy hajón. Túl sok rekesszel a hajó túl nehéz lesz. Túl kevéssel pedig egyetlen lyuk elsüllyesztheti az egész hajót.”

Akkor mi az optimális arány a membrán és az erek között? A kérdés megválaszolásához a kutatók az erek mintázatát vizsgálták. Megmérték az egyes szárnyakon található közel 1000 „érsejt” (vagyis erek által határolt terület) méretét és alakját. Törésmechanikai technikával kimutatták, hogy sok sejt mérete megfelel a membrán úgynevezett kritikus repedéshosszának. Adott terhelés esetén az ennél a hossznál kisebb repedések nem nőnek tovább. Tehát azok a repedések, melyek a kritikus repedéshossznál nagyobb sejteken keletkeznek, továbbterjednek, az ennél kisebb sejteken létrejövők pedig nem. A kritikus repedéshossznál kisebb sejtek a szárny széleihez közel helyezkednek el.
„A kereszterek e pontos térbeli elrendezésének köszönhetően a repedések mindig megállnak, mielőtt elérnék ezt a kritikus hosszt, és elkezdenének növekedni”, mondta Taylor. „A természet talált egy mechanikailag „optimális” megoldást, hogy a sáska szárnyai kellően szívósak és elég könnyűek legyenek.”

A kutatók úgy vélik, hogy az eredmények mikro légi járművek (Micro Air Vehicle, MAV) fejlesztésében is segíthetnek. Bár az egyre jobb akkumulátoroknak és az egyre hatékonyabb indítószerkezeteknek köszönhetően e járművek egyre hosszabb ideig képesek repülni, de mesterséges szárnyaik a rovarokéihoz hasonlóan nagy terhelésnek vannak kitéve. A rovarszárnyak érmintázata alapján a tartósabb és könnyebb mesterséges „vénás” szárnyak tervezhetők.
Ezen kívül az elemzést, mintegy megfordítva, a rovarfosszíliák tanulmányozására is lehet használni. Az erek távolságának vizsgálatával a kihalt rovarfajok szárnyainak mechanikai tulajdonságaira lehet következtetni.

A cikk a PLoS One folyóiratban jelent meg.

Forrás: PhysOrg, Kép

2012. szeptember 4.

Duleba Mónika

Kapcsolódó cikkünk: Repülés az esőben, szúnyog ihlette lehetőségek
Cikk ajánlása » email:
Hozzászólás írása
Hozzászólás
 

Értékelések száma: 4, Cikk értéke (1-10):


Értékelje ezt a cikket! 


Hirdetés
Email cím:
Jelszó:

Regisztráció »
Elfelejtett jelszó »
Portálunk oldalai megfelelnek az egészségügyi információk megbízhatóságát és hitelességét garantáló HONcode előírásainak. Ezt: itt ellenőrizheti
Portálunk oldalai megfelelnek az egészségügyi információk megbízhatóságát és hitelességét garantáló HONcode előírásainak. Ezt:
itt ellenőrizheti
.
Oldal ajánlása (email):
Az ajánlót küldi (név):
Hirdetés