Los científicos han descubierto el secreto de las alas plegables de la mariquita

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificación: 2023-12-16 16:02

Los científicos de la Universidad de Tokio pudieron descubrir el secreto de las alas traseras plegables de las mariquitas, habiendo descubierto que no solo el ya bien estudiado "motor hidráulico" con una malla de vasos, sino también los élitros con el abdomen, son directamente involucrados en este proceso.

El trabajo de los investigadores se publica en Proceedings of the National Academy of Sciences y se resume en Phys.org.

Las mariquitas pueden, cuando caminan de pie, doblar las alas de forma compacta debajo de los élitros rígidos para protegerlas de los daños. Si es necesario despegar, las alas palmeadas traseras se despliegan en una media de 0,1 segundos. Este mecanismo se comprende bien, porque las mariquitas elevan los élitros antes de desplegar sus alas.

Las membranosas alas traseras de los escarabajos debajo de los élitros están dobladas como origami y son penetradas por una red de vasos llenos de líquido. Antes del despegue, la mariquita levanta los élitros y tensa los músculos del tercer segmento torácico, aumentando la presión del fluido en los vasos de las alas voladoras. Como resultado, la elasticidad de los vasos aumenta y el ala se expande.

Los científicos no han podido ver en detalle el proceso de plegado del ala. El hecho es que después de aterrizar, la mariquita dobla los élitros y solo después de eso comienza a retraer las alas traseras, ayudándose activamente con el abdomen. En promedio, los escarabajos tardan unos dos segundos en plegar sus alas voladoras.

Para estudiar el plegado de las alas, los científicos utilizaron una mariquita de siete manchas (Coccinella septempunctata). Le quitaron una parte de su élitro rígido derecho. El área eliminada se utilizó luego como una herramienta para crear una copia de resina acrílica transparente curable por UV. Luego se pegó una copia acrílica del élitro en el resto del élitro mariquita.

Los investigadores llevaron a cabo un estudio rápido del escarabajo y también estudiaron una parte remota de los élitros bajo un microscopio. Resultó que el lado interior del elytron tiene un relieve que corresponde al patrón de los vasos del ala voladora. Además, en el lado interior del elytron hay una especie de "velcro", áreas cubiertas con las cerdas más pequeñas que sostienen el ala doblada.

"Velcro" similares se encuentran en la parte superior del abdomen. Resultó que después de aterrizar, la mariquita dobla los élitros y luego comienza a tensar y enderezar el abdomen. En este momento, la presión en los vasos disminuye. En la primera contracción del abdomen, los vasos encajan en los huecos correspondientes en el lado interno del elytron.

Después de la relajación del abdomen, se desliza por la parte inferior de las alas traseras. Luego, la mariquita vuelve a tensar el abdomen, que, tensándose, levanta las alas y las mete debajo de los élitros. En este caso, las membranas transparentes entre los vasos actúan como guías al plegar el ala.

Como señalan los científicos, a diferencia del propio origami, las alas de una mariquita no se pliegan en ángulos agudos, sino que se curvan. Debido a esto, es probable que se mantenga su resistencia mecánica. Además, la torsión permite evitar la torsión de los vasos y su superposición debido a la deformación.

Entonces, al contraer y relajar el abdomen, la mariquita logra un plegado completo de las alas traseras debajo de los élitros. Los investigadores creen que las alas elásticas dobladas comienzan a actuar como una especie de resortes comprimidos. Cuando los élitros se elevan, su parte interna deja de adherirse a las alas traseras y, como un resorte, comienzan a enderezarse. A continuación, el proceso de esparcido es recogido por "hidráulica".

Los científicos japoneses creen que al estudiar los mecanismos de despliegue y plegado de las alas de las mariquitas y algunos otros escarabajos se encontrarán las mejores soluciones técnicas para crear mecanismos de plegado para diversos equipos, desde paneles solares y antenas satelitales hasta las alas de los aviones de cubierta.

Actualmente, no existen mecanismos para plegar y desplegar el ala similares a los de los escarabajos. Los mecanismos utilizados en los aviones de cubierta son un conjunto de accionamientos y bloqueos hidráulicos. El ala de un avión basado en portaaviones a cierta distancia de su raíz tiene un pliegue de bucle de bisagra.

Bombas especiales, que aumentan la presión en el sistema hidráulico, fuerzan el accionamiento del mecanismo para desplegar o plegar el ala. En posiciones extremas, el ala está fija. Se utiliza un ala plegable en aviones con cubierta para ahorrar espacio y poder colocarlos de manera más compacta en hangares o estacionamientos en cubierta.

A principios de febrero de este año, investigadores de la NASA y la Universidad Brigham Young presentaron un diseño de radiador plegable para enfriar pequeños satélites terrestres artificiales. Este radiador se pliega y se despliega como un origami. El dispositivo controlará el nivel de transferencia de calor ajustando la profundidad de los pliegues: cuanto más alto sea, más calor absorberá el dispositivo.