Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Jak włosek lepi się do powierzchni

Recommended Posts

Sposób poruszania się owadów czy gadów po pionowych powierzchniach od dawna interesuje naukowców, którzy chcieliby stworzyć urządzenia, poruszające się w ten sam sposób. Wiadomo, że zwierzęta przemieszczają się po różnych powierzchniach nachylonych pod różnymi kątami dlatego, że ich kończyny wyposażone są w miniaturowe włoski. James Bullock i Walter Federle z University of Cambridge są pierwszymi uczonymi, którym udało się zmierzyć siłę potrzebną do oderwania pojedynczego włoska od powierzchni.

Uczeni badali żuki, u których włoski na nogach mają trzy różne kształty: z końcówkami w kształcie punktu, łopatki oraz dysku. Są one rozłożone na nogach w specyficzny wzór, co sugeruje różne funkcje. Średnica każdego z włosków wynosi zaledwie 1/200 milimetra, dlatego też dotychczas nikomu nie udało się zmierzyć właściwości pojedynczego włosa. Dopiero Bullock i Federle wpadli na pomysł, jak to zrobić. Do włosków przymocowali niewielkie wsporniki ze szkła i obserwując pod mikroskopem odkształcanie się szkła podczas ruchu żuka, szacowali działające siły.

Badania wykazały, że najmocniej przyczepiają się do powierzchni włoski zakończone dyskiem, słabiej te, których końcówka przypomina łopatkę, a najsłabiej - zakończone punktowo. Dyski były też najbardziej sztywne, prawdopodobnie zapewniają stopie stabilność. Zdaniem Bullocka i Federle to właśnie włoski zakończone dyskami ogrywają zasadniczą rolę podczas poruszania się po gładkich powierzchniach. Samcom przydają się też do trzymania samicy podczas kompulacji. Uczeni spekulują, że dwa pozostałe typy włosków pozwalają na szybkie odrywanie stóp od powierzchni podczas marszu do góry nogami.

Naukowcy mówią, że zanim nauczymy się naśladować naturę potrzeba jeszcze szeregu badań. Pytanie w jaki sposób siły pojedynczego włoska przekładają się na sposób poruszania się całego zwierzęcia to wciąż nierozwiązana kwestia. Jej zrozumienie jest konieczne do stworzenia sztucznych przylepców wzorowanych na systemach naturalnych - zauważają uczeni.

Share this post


Link to post
Share on other sites

...do trzymania samicy podczas kompulacji.

A moze chodzilo o komputacje? Wszak ostatnimi czasy, komputerowa kontemplacja samicy to zajecie dosc popularne. ;)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zwykle drobne struktury konieczne do prezentowania barw rzadko zachowują się w zapisie kopalnym. Z tego powodu rekonstrukcje opierają się na wyobrażeniach artystów. Ostatnio jednak zespół z Instytutu Geologii i Paleontologii Chińskiej Akademii Nauk ujawnił sekrety prawdziwego ubarwienia 35 okazów owadów z birmańskich bursztynów sprzed ok. 99 mln lat. Feeria barw nie tylko cieszy oko, ale i pozwala oszacować zachowanie i ekologię owadów z odległej geologicznej przeszłości.
      Artykuł Chińczyków ukazał się w piśmie Proceedings of the Royal Society B. Bursztyny z inkluzjami pochodzą z kopalni na północy Mjanmy. Zachowały się w nich owady należące do 3 rzędów - błonkówek (Hymenoptera), chrząszczy (Coleoptera) i muchówek (Diptera) - i co najmniej 7 rodzin.
      Barwy zachowane w bursztynowych skamieniałościach to kolory strukturalne, związane z mikroskopijnymi strukturami na powierzchni zwierzęcia. Rozpraszają one światło o konkretnej długości fali, dając bardzo intensywne barwy. Ten mechanizm odpowiada za wiele kolorów, znanych nam z codziennego życia - tłumaczy prof. Pan Yanhong, specjalista od rekonstrukcji paleokoloru.
      U wielu owadów zaobserwowano ubarwienie całego ciała, u innych kolory występowały tylko na niektórych częściach ciała.
      Najbardziej unikatowe ubarwienie zaobserwowano u 29 okazów należących do złotolitek (Chrysididae) i bleskotek (Chalcidoidea); zazwyczaj są one niewielkie, co sprawia, że idealnie nadają się do zachowania w bursztynie. Tak jak u współczesnych krewnych, na głowie, tułowiu, odwłoku i odnóżach złotolitek z bursztynu widać metaliczną zieleń z domieszką niebieskiego, zieleń, a także żółtawą zieleń i barwę niebieskofioletową.
      Naukowcy opisali też niebieskie, fioletowe, metalicznie zielone i zielononiebieskie okazy (5) chrząszczy, a także jednego przedstawiciela rodziny lwinkowatych (Stratiomyidae); ten ostatni również połyskiwał metaliczną ciemną zielenią.
      Widzieliśmy tysiące bursztynowych skamieniałości, ale zachowanie barw w tych egzemplarzach jest wyjątkowe - podkreśla Yanhong.
      By zrozumieć, czemu kolor zachował się w pewnych skamieniałościach z bursztynu, a w innych nie, naukowcy przecięli za pomocą noża diamentowego oskórek 2 barwnych owadów i porównali go ze zwykłą (brązowo-czarną) kutykulą.
      Za pomocą mikroskopii elektronowej wykazano, że barwne okazy miały w szkielecie zewnętrznym dobrze zachowane struktury rozpraszające światło (nie stwierdzono obecności np. trójwymiarowych kryształów fotonicznych, co oznacza, że kolor musiał być skutkiem zidentyfikowanych warstw w epikutykuli). Niezmieniona nanostruktura sugeruje, że to oryginalne barwy, które występowały w kredzie. Tam, gdzie kolor się nie zachował, struktury oskórka były uszkodzone, co może wyjaśniać ich brązowo-czarny wygląd. Jak zademonstrowali Chińczycy, w jednych częściach inkluzji warstwy epikutykuli mogą się zachować dobrze, a w innych nie.
      Czego możemy się dowiedzieć na podstawie ubarwienia kredowych owadów? Współczesne złotolitki są pasożytami gniazdowymi (samice złotolitek składają jaja do gniazd pszczół dziko żyjących, grzebaczy czy os). Ponieważ wykazano, że kolory strukturalne mogą służyć jako kamuflaż, możliwe, że barwa kredowych złotolitek pozwalała uniknąć wykrycia. W tym momencie nie możemy jednak wykluczyć, że kolory odgrywały rolę inną niż kamuflaż, np. były wykorzystywane w termoregulacji - podsumowuje dr Chenyang Cai.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W bursztynie ze środkowej kredy zachował się chrząszcz z pyłkiem na pokrywających go włoskach. Wygląda więc na to, że mutualizm schylikowatych i okrytonasiennych występował już co najmniej 99 mln lat temu. Znaleziska dokonał amerykańsko-chiński zespół, który w tym samym złożu z północnej Mjanmy natrafił na pierwszy przypadek amonita w bursztynie.
      Autorzy raportu z pisma PNAS podkreślają, że odkrycie przesuwa najstarszy udokumentowany przypadek zapylania okrytonasiennych przez owady o ok. 50 mln lat. Wcześniejsze najstarsze bezpośrednie dowody wiązały się przedstawicielami prehistorycznego plemienia pszczół Electrapini ze środkowego eocenu z miejscowości Eckfeld i Messel w Niemczech (sprzed, odpowiednio, 48 i 45 mln lat).
      Analizą morfologiczną 62 ziaren pyłku z Mjanmy zajmował się David Dilcher, emerytowany profesor Uniwersytetu Indiany. Wg niego, kształt i struktura pyłku wskazywały, że wyewoluował w taki sposób, by przenosić się w wyniku kontaktu z owadami. Twierdząc tak, Dilcher powoływał się na rozmiar ziaren, ich "ornamentację" oraz zdolność zbijania się w grudki.
      Pyłek przedstawiciela dwuliściennych nie był wcale łatwy do wykrycia. Udało się to dopiero za pomocą mikroskopu konfokalnego.
      Chrząszcz znajdujący się w bursztynie to nowy gatunek. Naukowcy nadali mu łacińską nazwę Angimordella burmitina. Jego zapylającą rolę potwierdzono, opierając się na kilku fizycznych cechach, w tym na budowie aparatu gębowego czy na pokroju ciała. Ujawniono je za pomocą mikrotomografii komputerowej.
      Wiek nowej skamieniałości określono, bazując na wieku innych znanych fosyliów z tej samej lokalizacji.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przez lata naukowcy starali się stworzyć materiał, który pozwoliłby na odtworzenie niezwykłych właściwości łap gekona, dzięki którym zwierzę może poruszać się po pionowych gładkich powierzchniach.
      Teraz uczeni z University of Massachusetts Amherst ogłosili, że zbudowali urządzenie, które pozwala na utrzymanie na pionowej gładkiej ścianie ciężaru o wadze ponad 300 kilogramów.
      Niezwykłe jest to, że stopy gekona łatwo się przylepiają i odlepiają, nie pozostawiając na powierzchni żadnych klejących się śladów - mówi biolog Duncan Irschick. Mają one niezwykle pożądane właściwości - możliwość wielokrotnego używania, przyklejanie się na sucho, możliwość utrzymania dużego ciężaru. Znalezienie syntetycznego materiału o takich właściwościach oznacza np. możliwość bezproblemowego przyczepienia do ściany telewizora, łatwe i wygodne rozmieszczenie sprzętu medycznego w szpitalach itp. itd.
      Alfred Crosby, szef laboratorium, w którym były prowadzone badania, stwierdził: Nasze urządzenie Geckoskin ma 103 centymetry kwadratowe i może utrzymać na gładkiej powierzchni ciężar przekraczający 300 kilogramów. Co więcej, wystarczy lekko szarpnąć, by je od kleić. Na powierzchni nie pozostaje żaden ślad, a Geckoskin może być wykorzystane wielokrotnie.
      Naukowcy z Massachusetts zdradzają, że wcześniej uczeni skupiali się przede wszystkim na włoskach znajdujących się na podeszwach stóp gekona. Tymczasem do problemu należy podejść całościowo, bo ważne jest współdziałanie całej stopy. Ponadto, jak wykazały badania, włoski wcale nie są konieczne do uzyskania pożądanych właściwości.
      Głównym elementem wynalazku jest zintegrowana miękka polimerowa nić, która działa jak substancja klejąca, zwiększając powierzchnię styku. Co ważne, Geckoskin jest zbudowane z ogólnodostępnych materiałów, takich jak poli(dimetylosilokan).
      Naukowcy udoskonalają też Geckoskin korzystając z wiedzy na temat ewolucji gekonów.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Co robią zmiennocieplne komary, by nie przegrzać się w wyniku spożycia dużych ilości gorącej krwi gatunków stałocieplnych? Ronią kilka kropli cennej cieczy. Nie tylko żywią się więc krwią, ale i urządzają sobie krwawe orzeźwiające kąpiele.
      Podczas żerowania na ciepłokrwistym gospodarzu, np. człowieku, komary połykają w krótkim czasie duże ilości gorącej krwi. Zamierzaliśmy ustalić, do jakiego stopnia owady narażają się na ryzyko przegrzania - opowiada Claudio Lazzari z Université François Rabelais. I czemu pozbywają się świeżej krwi, która jest cennym i niebezpiecznym w pozyskiwaniu pokarmem. Intuicyjnie naukowcy z Tours zakładali, że chodzi o chłodzenie, ponieważ choć ciepłota ciała owadów zależy od temperatury otoczenia, to np. pszczoły i mszyce potrafią ją kontrolować za pomocą kropli nektaru czy soku roślin.
      Lazzari i Chloé Lahondère posłużyli się termowizorem. Dzięki temu mogli zaobserwować różnice w temperaturze części ciała komara w czasie żerowania. Okazało się, że temperatura głowy była niemal taka sama jak temperatura jedzonej krwi, jednak pozostałe części owada miały właściwie temperaturę otoczenia. Gdy komary pożywiały się wodą z cukrem, nie zaobserwowano ani różnic w temperaturze (heterotermii), ani chłodzenia wyparnego.
      Blokowanie lub opóźnianie sekrecji cieczy może mieć dwojakiego rodzaju wpływ na fizjologię komarów [autorzy raportu wspominają o równowadze wodnej i termicznej]. Pośrednio oddziałuje to na mikroorganizmy [zarodźce] przenoszone przez komary; chodzi o modyfikację środowiska termicznego, z jakim się stykają. Chronione są zatem owady oraz pasożyty (pierwotniaki) i symbionty.
      Francuzi podkreślają, że owady żywiące się krwią znajdują się w wyjątkowej sytuacji, bo przeżywają stres cieplny przy każdym posiłku. Podczas gdy inne owady tylko od czasu do czasu muszą się przenieść w chłodniejsze miejsce czy dostosować utratę wody. U pożywiających się krwią komarów krople cieczy pojawiają się i są utrzymywane w tylnej części odwłoka.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Roboty wzorowane na muchołówkach amerykańskich mogą być zasilanie owadami. Powstały już dwa prototypy takich maszyn, które 1) wykorzystują spełniające funkcje mięśni jonowe kompozyty polimer-metal (ang. ionic polymeric metal composite, IPMC), nanoczujniki oraz nanosiłowniki albo 2) materiały z pamięcią kształtu.
      Jak tłumaczy autor pierwszego z badań Mohsen Shahinpoor z University of Maine, muchołówka chwyta owady za pomocą dwóch liści pułapkowych. Gdy zwabiona słodkim nektarem i czerwonym kolorem ofiara potrąci 2-krotnie jeden włosek lub dwa różne włoski w odstępie mniej niż 1/2 minuty, pułapka zamknie się w zaledwie 100 milisekund.
      Pod wpływem zgięcia włoska czuciowego generowane są potencjały czynnościowe (mamy do czynienia z bramkowanymi napięciem kanałami jonowymi). Pobudliwe są wszystkie komórki budujące klapy, co prawdopodobnie służy zwiększeniu prędkości przekazywania sygnału. Shahinpoor podkreśla, że sposób, w jaki liście pułapkowe zaginają się do środka, w dużym stopniu przypomina zachowanie IPMC w polu elektrycznym. Co więcej, mechanoelektryczne właściwości czuciowe IPMC są również niezwykle podobne do cech włosków muchołówki.
      Seung-Won Kim z Seulskiego Uniwersytetu Narodowego (autor drugiego z badań) wykorzystał materiały z pamięcią kształtu, które przełączają się między dwoma stabilnymi kształtami, kiedy podziała się na nie siłą, wysoką temperaturą bądź prądem elektrycznym. Koreańczycy posłużyli się muszlą z włókna węglowego, a między jej klapami umieścili metalową sprężynę z pamięcią kształtu. Pod wpływem ciężaru owada sprężyna się nagle kurczy, a pułapka zamyka. Klapy ponownie się otwierają, gdy do sprężyny przyłoży się napięcie.
      Shahinpoor oparł się na sztucznych mięśniach z pokrytej złotymi elektrodami polimerowej membrany. Prąd płynący przez błonę powoduje, że wygina się ona w jedną stronę. Gdy zmieni się bieguny, a zatem kierunek przepływu prądu, membrana wygina się w odwrotną stronę. Samo wyginanie materiału także wytwarza napięcie, co Shahinpoor wykorzystał w czujnikach. Niewielkie napięcie powstałe po wylądowaniu owada uruchamia większe źródło prądowe. Dochodzi do sytuacji, że jeden z liści jest naelektryzowany ujemnie, a drugi dodatnio, a ponieważ przeciwne ładunki się przyciągają, klapy się zamykają.
      Warto przypomnieć, że w przeszłości skonstruowano już robota na owady i resztki organiczne. Jest to Ecorobot naukowców z Bristol Robotics Lab. Prace specjalistów z USA i Korei Południowej na pewno przydadzą się przy jego dalszym rozwijaniu.
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...