_ Misterul molilor' Producția de sunet de avertizare explicată într-un nou studiu

Funcționarea sunetelor de avertizare cu ultrasunete produse de aripile unei specii de molii au fost dezvăluite de cercetătorii de la Universitatea din Bristol.

Oamenii de știință recent a descoperit că moliile din genul Yponomeuta (așa-numitele molii de hermină) au dezvoltat un mecanism de apărare acustică foarte special împotriva prădătorilor lor care ecolocalizează - liliecii.

Moliile de hermine produc sunete de clicuri ultrasonice de două ori pe ciclu de bătaie a aripilor folosind un minut ondulat. membrana din aripile lor posterioare. În mod surprinzător, aceste molii nu au organe auditive și, prin urmare, nu sunt conștiente de mecanismul lor unic de apărare și nici nu au capacitatea de a-l controla prin acțiunea musculară.

În studiu, publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences, o echipă interdisciplinară de ingineri și biologi din Bristol arată cum crestele individuale ale unui petic ondulat din aripile posterioare ale molilor de hermine se rup din cauza plierii aripilor în timpul zborului. Închiderea bruscă a acestor caracteristici vibrează o membrană adiacentă, amplificând semnificativ puterea și direcția sunetului produs. Datorită acționării sale pasive în timpul zborului, acest organ care produce sunet este cunoscut sub numele de „timbal aeroelastic”.

Marc Holderied, profesor de biologie senzorială la Școala de Științe Biologice, a explicat: „Scopul nostru în această cercetare a avut ca scop înțelegerea modului în care ondulațiile din aceste timbale se pot clapa și se pot prinde într-un mod coregraf pentru a produce un lanț de clicuri în bandă largă. Cu acest studiu, am dezvăluit biomecanica care declanșează secvența de flambaj și am făcut lumină asupra modului în care sunt sunetele de clic. emis prin rezonanța timpanului.”

Primul autor al studiului, Hernaldo Mendoza Nava, care a investigat mecanica timpanului aeroelastic în calitate de doctor. student la Centrul EPSRC pentru Formare Doctorală în Compozite Avansate pentru Inovare și Știință al Institutului de Compozite din Bristol (BCI), a spus: „Producția de sunet și radiația sunt legate de vibrațiile mecanice, de exemplu în pielea unui tobe sau a unui difuzor.

„La moliile de hermină, evenimentele de flambaj care se încleștează acționează ca bătăi de tobe la marginea unui tobe de timbal, excitând o porțiune mult mai mare a aripii să vibreze și să radieze sunet. Drept urmare, aceste timbale de dimensiuni milimetrice pot produce ultrasunete la nivelul echivalent al unei conversații umane pline de viață.”

Pentru a descoperi mecanica timbalului aeroelastic, Hernando a combinat tehnici de ultimă oră de la biologie și mecanică inginerească. Caracterizarea biologică a morfologiei aripii și a proprietăților materialelor a condus în cele din urmă la simulări detaliate pe computer ale răspunsului de snap-through și producției de sunet care se potrivesc cu semnalele de molii înregistrate în frecvență, structură, amplitudine și direcție.

Rainer Groh, lector principal în Inginerie digitală a structurilor la BCI a adăugat: „Integrarea diferitelor metode în științe cu un flux de informații consecvent peste granițele disciplinei în spiritul „științei în echipă” este ceea ce a făcut acest studiu unic și un succes. În plus, fără capacitățile moderne uimitoare de imagistică, analiză de date și calcul, descoperirea mecanicii acestui fenomen biologic complex nu ar fi fost posibilă.”

Descoperirea va ajuta cercetătorii să înțeleagă multe alte specii de insecte similare. mecanisme de producere a sunetului, umplând o pagină de apărări acustice anti-liliac în cartea despre cursa veche a înarmărilor dintre liliecii ecolocați și prada lor insectă.

Deformarea structurală și producția de sunet sunt rareori studiate împreună, în ciuda faptului că sunt fenomene reciproce. În plus, flambajul apare ca o deformare bruscă mare care poate fi atractivă ca mecanism de schimbare a formei în domeniul structurilor de transformare, cum ar fi în industria aerospațială, unde inginerii caută să optimizeze performanța aerodinamică a aripilor.

Alberto Pirrera, profesor de mecanică structurală neliniară la BCI, concluzionează: „În domeniul proiectării inginerești, răspunsurile elastice neliniare, cum ar fi instabilitățile de flambaj și de închidere, au fost în mod tradițional percepute ca moduri de defecțiune care trebuie evitate. cercetările noastre, am susținut o schimbare de paradigmă și am demonstrat că evenimentele de flambare pot fi valorificate strategic pentru a conferi structurilor funcționalitate inteligentă sau eficiență sporită a masei. Timbalul aeroelastic al lui Yponomeuta întruchipează conceptul de neliniaritate benefică."

„Lumea naturală, încă o dată, servește ca sursă de inspirație.”

Echipa de cercetare anticipează că, prin bioinspirație, timbalele aeroelastice vor încuraja noi dezvoltări în contextul structurilor de transformare, al monitorizării structurale acustice și al roboticii moale. .

(Fluierul)