Podívejte se, jak tito odstřelovači se skleněnými křídly střílí čůrací bubliny análním katapultem – Ars Technica

a Ostřelovač se skleněnými křídly Pije velké množství vody, a proto často močí, přičemž každý den vyloučí močí až 300násobek své tělesné hmotnosti. Místo toho, aby produkovali nepřetržitý proud moči, vytvářejí sázkaři kapky moči v řitním otvoru a pak tyto kapky vyplivují ze svého těla pozoruhodnou rychlostí, přičemž se mohou pochlubit zrychlením 10krát rychlejším než Lamborghini. Vědci z Georgia Tech zjistili, že hmyz používá tento neobvyklý mechanismus „hyper-tahu“ k uchování energie. nový list Publikováno v Nature Communications.

Druh Poskakování listůOstřelovač se skleněnými křídly (Homalodisca vitripennis) Technicky je to zemědělská plíseň, prokletí zejména kalifornských vinařů od 90. let minulého století. Živí se mnoha rostlinnými druhy (včetně hroznů), které propichují rostlinu textura (který dopravuje vodu z kořenů ke stonkům a listům) svým jehličkovitým ústím k odsávání mízy. Hmyz spotřebuje hodně mízy a jeho časté močení zase spotřebuje hodně energie, a to kvůli malé velikosti, viskozitě mízy a negativnímu povrchovému napětí (přirozeně je nasávána dovnitř). Ale míza je z 95 procent voda, takže tam není moc výživného obsahu, který by to všechno čůral.

„Pokud pijete pouze dietní limonádu, a to je celý váš jídelníček, opravdu nechcete plýtvat energií na žádnou část svého biologického procesu.“ Řekněte New Scientist. „To je tak trochu případ tohoto malého organismu.“

Bhamla a kolegové použili vysokorychlostní zobrazování ke studiu dynamiky střelců se skleněnými křídly v laboratoři: pět hmyzu a 22 výronů kapiček moči. Klíčem k močení je něco, čemu se říká anální pero a tým pozoroval tři odlišné fáze močení. Nejprve se pero otočí, aby se uvolnila bublina moči. Jakmile dosáhne určité velikosti, asi za 80 milisekund, pero se otočí o něco více, v podstatě odpružení kapky. Nakonec pero provede jedno rychlé otočení, aby se kapka moči odehnala. Kapky se mohou pohybovat až o 40 procent rychleji než pero (tj. v hyperpohonu). Získejte dostatek brouků, kteří to dělají ve stejnou dobu, a dostanete „déšť rozptylující listy“.

Autoři poznamenávají, že fyzika elastických projektilů (jako je kapka moči) je dobře známá a vyžaduje sekvenční časování a určitou synchronizaci mezi odpalovacím zařízením a projektilem, aby se optimalizoval přenos energie a získal se optimální pohon. zvláště, „[s]“Tohoto kontraintuitivního tahu je dosaženo pouze u elastických projektilů (jako je kapka vody) jemným doladěním frekvence vibrací primárního motoru na vlastní frekvenci projektilu,“ píší autoři.

Bhamla přirovnal použití análního pera odstřelovačem k potápěči skákajícímu z vysokého skokanského prkna. Modely autorů ukázaly, že použití tohoto hyperpropulzního mechanismu spotřebovalo čtyřikrát až osmkrát méně energie než pouhé vytvoření močové trubice. Další výhodou je, že odstříkávání kapiček moči snižuje pravděpodobnost, že budou chemické sluky odhalovány predátory, jako jsou parazitoidní vosy.

Odstřelovač také není jediným druhem hmyzu, který využívá tento typ strategie vyhazování; Příroda má podle autorů mnoho „prohnilých střelců“, „zadních blesků“ a „hrudních bombardérů“. Například larvy kapitána mají západku na svých análních destičkách a mohou zvýšit krevní tlak, aby vypudily pevné pelety, zatímco některé noctuid (čeleď můr) Druh vyhání pelety svými prsními nohami. Ale je to poprvé, co byl super tah pozorován u živého organismu.

Autoři uzavírají: „V podstatě hyperthrust poskytuje bránu k pohonu elastického projektilu rychleji, než je maximální rychlost jeho operátora prostřednictvím časového ladění a lze jej považovat za prstencový systém s jedním výstřelem.“ „Pro fyzické systémy ovládané silami povrchového napětí poskytuje hyperthrust důmyslný mechanismus, kterým lze tuto blokující sílu využít jako pružinu.“ Mezi možné aplikace patří účinné odstraňování kapiček vody z malé elektroniky s nízkou spotřebou, jako jsou chytré hodinky, samočistící systémy pro nositelnou elektroniku a systémy odmlžování brýlí a brýlí.

DOI: Nature Communications, 2023. 10.1038 / s41467-023-36376-5 (o DOI).

Obrázek výpisu od Georgia Tech