แมลงปีกแข็งใช้การหดตัวแบบยืดหยุ่นของกลไกคล้ายสปริงในโครงกระดูกภายนอกเพื่อโยนตัวขึ้นไปในอากาศ กลไกการเคลื่อนที่ของแมลงถูกค้นพบโดยใช้การถ่ายภาพเอ็กซ์เรย์ซินโครตรอนความเร็วสูง และนักวิจัยในทีมสหสาขาวิชาชีพที่รับผิดชอบกล่าวว่าเทคนิคของพวกเขาสามารถเพิ่มความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการจัดเก็บพลังงานและกลยุทธ์การปลดปล่อยในสัตว์ชนิดอื่นที่มีการเคลื่อนไหวเร็วมาก
สิ่งมีชีวิต
ขนาดเล็ก เช่น หมัด ตั๊กแตนตำข้าวและมดขากรรไกรทำให้เกิดการเคลื่อนไหวที่รวดเร็วที่สุดในอาณาจักรสัตว์ ความเร่งที่รุนแรงเหล่านี้ไม่ได้ขับเคลื่อนโดยกล้ามเนื้อ แต่มาจากโครงสร้างการเก็บพลังงานและการขยายที่ซับซ้อน สัตว์ประเภทหนึ่งคือด้วงคลิกซึ่งสามารถกระโดดได้
มากกว่า 20 ความยาวลำตัวโดยไม่ต้องใช้ขา มันทำสิ่งนี้โดยใช้สลักเพื่องอลำตัวของมันที่บานพับระหว่างส่วนอกและส่วนท้องของมัน เมื่อสลักคลายออก ด้วงจะคลายตัวอย่างรวดเร็ว ส่งเสียงดังคลิก และกระโดดขึ้นไปในอากาศ หากไม่ถูกจำกัด “มีการคาดเดากันมากมายว่าเหตุใดแมลงปีกแข็ง
จึงพัฒนากลอุบายนี้ รวมถึงเพื่อหลบหนีผู้ล่าหรือทำให้มันกลัว หรือเพื่อปลดปล่อยตัวเองจากที่แคบ เช่น พื้นที่ป่าหรือดิน” วิศวกรเครื่องกลแห่งมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์เออร์บานา กล่าวว่า “อย่างไรก็ตาม การกระโดดเกือบจะเป็นแนวตั้ง ทำให้เป็นกลยุทธ์การหลบหนีที่ไม่ดี” สลัก, โหลด, ปล่อยแม้ว่าจะมีการศึกษา
การกระโดดของคลิกบีเทิลมาก่อน แต่ก็มีการวิเคราะห์เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวคลิกหรือการเก็บพลังงานและกลไกการปลดปล่อย เพื่อบันทึกการเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วของกลไกนี้ และเพื่อนร่วมงานของเธอได้นำตัวอย่างแมลงสี่ตัวไปยัง โดยใช้ระบบภาพเอ็กซเรย์ซินโครตรอนความเร็วสูง
พวกเขาจับภาพการเคลื่อนไหวภายในของด้วงในอัตรา 30,000 เฟรมต่อวินาที สลักของด้วงอยู่ที่ด้านล่างของโครงกระดูกภายนอกและประกอบด้วยหมุดที่ทรวงอกและริมฝีปากที่ท้อง การบันทึกเอ็กซ์เรย์ความเร็วสูงแสดงให้เห็นว่าการคลิกมีสามขั้นตอน: การล็อก การโหลด และการปล่อยพลังงาน
ในการ
“ล็อค” ด้วงจะเคลื่อนหัวและส่วนอกออกจากด้านล่างของลำตัว ทำให้หมุดเลื่อนไปและสลักเข้าที่ริมฝีปาก ในระหว่างขั้นตอนการโหลด ด้วงจะรักษาส่วนโค้งนี้ไว้ในร่างกาย ในขณะที่หนังกำพร้าที่อ่อนนุ่มด้านหลังหมุดจะเปลี่ยนรูปและเก็บพลังงานที่ยืดหยุ่นไว้ ซึ่งทำหน้าที่เหมือนสปริง หลังจากการหดตัวนี้
ซึ่งใช้เวลาประมาณ 240 มิลลิวินาที หมุดจะหลุด สลักจะปลดล็อก และพลังงานที่เก็บไว้ในหนังกำพร้าจะถูกปล่อยออกมาอย่างรวดเร็ว เป็นผลให้ทรวงอกของด้วงเหวี่ยงไปในทิศทางตรงกันข้ามและแมลงจะบินขึ้นไปในอากาศ“กุญแจสำคัญสำหรับการเร่งความเร็ว สูงสุดคือทั้งสลักและสปริง”
“สปริงช่วยเก็บพลังงานยืดหยุ่นและคลายออกอย่างรวดเร็ว ในขณะที่สลักช่วยป้องกันไม่ให้สปริงคืนตัวก่อนเวลาอันควร”ขีดจำกัดความเสียหายภาพเอ็กซ์เรย์แสดงให้เห็นว่าหมุดมีความเร็วสูงสุด 1.8 เมตรต่อวินาทีในระหว่างการปล่อยพลังงาน ความเร็วนี้สอดคล้องกับความยาวหมุดประมาณ 1,000 ตัวต่อวินาที
และความเร่งสูงสุดมากกว่า 500 เท่าของความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลกรูปภาพยังแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนรูปในหนังกำพร้าที่อ่อนนุ่มนั้นถูกปล่อยออกมาในเวลาน้อยกว่า 1 มิลลิวินาที ซึ่งเร็วกว่าเวลาโหลดมาก ซึ่งสนับสนุนแนวคิดที่ว่าด้วงคลิกสามารถขยายกำลังเชิงกลระหว่างการเคลื่อนไหวคลิก
บอกว่าแมลงปีกแข็งสามารถคลิกซ้ำๆ ได้โดยไม่ได้รับบาดเจ็บ “เราพบว่าพลังงานถูกกระจายออกไปโดยใช้แรงหน่วงแบบไม่เชิงเส้น” เธอกล่าว และเสริมว่า “กลไกที่แน่นอนในการป้องกันความเสียหายคือส่วนสำคัญของการวิจัย” การทำความเข้าใจเกี่ยวกับกลไกทางกายภาพที่สัตว์ขนาดเล็กเหล่านี้
ใช้เพื่อให้
เกิดการเร่งความเร็วสูงสุดอาจนำไปใช้ในการเลียนแบบทางชีวภาพได้ “สิ่งที่ชัดเจนที่สุดอาจเป็นระบบหุ่นยนต์ขนาดแมลง” Wissa กล่าว “อย่างไรก็ตาม สิ่งที่เราค้นพบในบทความนี้ยังสามารถช่วยให้เราออกแบบกลยุทธ์การสั่งงานใหม่สำหรับระบบกลไกขนาดเล็กที่พลังงานอาจมีจำกัด”
เพื่อให้แน่ใจว่าผู้มีอำนาจตัดสินใจได้รับข้อมูลที่ต้องการ กล่าวว่านักวิทยาศาสตร์ต้องการทักษะหลายอย่างนอกเหนือจากนักวิจัย สิ่งเหล่านี้รวมถึงการสื่อสารความคิดที่ซับซ้อนและความไม่แน่นอนทางวิทยาศาสตร์ด้วยคำง่ายๆ ตลอดจนสามารถดึงหลักฐานต่างๆ มากมายมารวมกันแล้วนำเสนอ
“ชุดของตัวเลือกที่นำทางได้” ให้กับผู้มีอำนาจตัดสินใจ “ที่ปรึกษามักได้รับการแต่งตั้งเพราะเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียง” เขากล่าว “แต่พวกเขายังต้องการความเข้าใจที่ซับซ้อนและความละเอียดอ่อนเกี่ยวกับกระบวนการกำหนดนโยบายด้วย” ความรู้สึกนี้แบ่งปัน ผู้ซึ่งกล่าวว่าหนึ่งในแง่มุมที่ยากที่สุด
ในงานของเขาคือการรักษาความไว้วางใจจากสาธารณชน สื่อ ผู้กำหนดนโยบาย นักการเมือง และชุมชนวิทยาศาสตร์ไปพร้อมๆ กัน จากประสบการณ์ของเขา แท้จริงแล้วเป็นกลุ่มสุดท้ายที่รับมือได้ยากที่สุด โดยชี้ให้เห็นว่านักวิทยาศาสตร์มักวิจารณ์ที่ปรึกษาว่า “ไม่ตีบอลเพื่อผลประโยชน์ของตนในที่สาธารณะ”
ส่วนหนึ่งเป็นเพราะพวกเขาสับสนระหว่างการให้คำแนะนำทางวิทยาศาสตร์กับค่าคงที่ การสนับสนุนเงินทุนสำหรับการวิจัย “ประเด็นเกี่ยวกับการเป็นที่ปรึกษาด้านวิทยาศาสตร์คือการเป็นนายหน้าที่ซื่อสัตย์และปล่อยให้นักการเมืองมีค่า” เขากล่าว “เราไม่ได้อยู่ในโลกของเทคโนโลยี อย่างที่นักวิทยาศาสตร์บางคน
อยากให้เราทำ” แม้จะมีความยากลำบาก เชื่อว่าความสัมพันธ์แบบหนึ่งต่อหนึ่งระหว่างหัวหน้านักวิทยาศาสตร์และนักการเมืองอาวุโสที่ดีที่สุดคือกระตุ้นให้รัฐบาลเคารพที่ปรึกษาด้านหลักฐานที่อยู่ต่อหน้าพวกเขา อย่างไรก็ตาม เขายอมรับว่าปัจจัยทางวัฒนธรรมอาจทำให้วิธีการดังกล่าวทำได้ยาก
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
