Os cientistas descobriram o segredo das asas dobráveis da joaninha

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificação: 2023-12-16 16:14

Cientistas da Universidade de Tóquio conseguiram desvendar o segredo das asas traseiras dobráveis das joaninhas, descobrindo que não apenas o já bem estudado "impulso hidráulico" com uma malha de vasos, mas também o éltra com o abdômen, são diretamente envolvidos neste processo.

O trabalho dos pesquisadores foi publicado nos Proceedings of the National Academy of Sciences e resumido em Phys.org.

As joaninhas são capazes, ao caminhar sobre seus pés, de dobrar suas asas compactamente sob um étano rígido para protegê-las de danos. Se for necessário decolar, as asas aladas traseiras se desdobram em uma média de 0,1 segundos. Esse mecanismo é bem compreendido, porque as joaninhas levantam o élitro antes de abrir as asas.

As asas traseiras membranosas dos besouros sob o élitro são dobradas como origami e são penetradas por uma rede de vasos cheios de líquido. Antes da decolagem, a joaninha eleva o élitro e tensiona os músculos do terceiro segmento torácico, aumentando a pressão do fluido nos vasos das asas voadoras. Como resultado, a elasticidade dos vasos aumenta e a asa se expande.

Os cientistas não conseguiram ver em detalhes o processo de dobrar a asa. O fato é que após o pouso, a joaninha dobra o élitro e só depois começa a retrair as asas posteriores, ajudando-se ativamente com o abdômen. Em média, os besouros levam cerca de dois segundos para dobrar suas asas voadoras.

Para estudar o dobramento das asas, os cientistas usaram uma joaninha de sete pintas (Coccinella septempunctata). Ela teve uma parte de seu éstro rígido direito removido. A área excluída foi então usada como uma ferramenta para criar uma cópia de resina acrílica transparente curável por UV. Uma cópia acrílica do élitro foi então colada no restante do élitro de joaninha.

Os pesquisadores realizaram um rápido levantamento do besouro e também estudaram uma parte remota do élitro ao microscópio. Descobriu-se que o lado interno do elytron tem um relevo correspondente ao padrão dos navios da asa voadora. Além disso, no lado interno do elytron há uma espécie de "velcro" - áreas cobertas com as menores cerdas que seguram a asa dobrada.

"Velcro" semelhantes estão localizados na parte superior do abdômen. Descobriu-se que depois de pousar, a joaninha dobra o élitro e então começa a apertar e endireitar o abdômen. Nesse momento, a pressão nos vasos diminui. No primeiro aperto do abdômen, os vasos se encaixam nos recessos correspondentes no lado interno do étron.

Após o relaxamento do abdômen, ele desliza ao longo da parte inferior das asas posteriores. Em seguida, a joaninha tensiona novamente o abdômen, que, se contraindo, pega as asas e as enfia sob o éltra. Nesse caso, as membranas transparentes entre os vasos atuam como guias ao dobrar a asa.

Como os cientistas notaram, ao contrário do origami em si, as asas de uma joaninha não se dobram em ângulos agudos, mas sim se enrolam. Devido a isso, sua resistência mecânica provavelmente será preservada. Além disso, a torção permite evitar o dobramento dos vasos e sua sobreposição devido à deformação.

Assim, ao contrair e relaxar o abdômen, a joaninha consegue dobrar completamente as asas traseiras sob o éltra. Os pesquisadores acreditam que as asas elásticas dobradas começam a agir como uma espécie de molas comprimidas. Quando os élitros são elevados, sua parte interna deixa de se agarrar às asas traseiras e elas, como uma mola, começam a se endireitar. O processo de espalhamento é então recolhido pela "hidráulica".

Cientistas japoneses acreditam que estudar os mecanismos de desdobramento e dobramento das asas de joaninhas e alguns outros besouros encontrarão as melhores soluções técnicas para a criação de mecanismos de dobragem para diversos equipamentos, desde painéis solares e antenas de satélite até asas de aeronaves de convés.

Atualmente, não existem mecanismos para dobrar e desdobrar a asa semelhantes aos dos besouros. Os mecanismos usados nas aeronaves de convés são um conjunto de acionamentos e travas hidráulicas. A asa de uma aeronave baseada em porta-aviões a alguma distância de sua raiz tem uma dobra em forma de dobradiça.

Bombas especiais, bombeando pressão no sistema hidráulico, forçam o acionamento do mecanismo a desdobrar ou dobrar a asa. Em posições extremas, a asa é fixa. Uma asa dobrável é usada em aeronaves com convés para economizar espaço, de modo que possam ser colocadas de forma mais compacta em hangares ou estacionamento de convés.

No início de fevereiro deste ano, pesquisadores da NASA e da Universidade Brigham Young apresentaram um projeto de radiador dobrável para resfriar pequenos satélites terrestres artificiais. Este radiador se dobra e se desdobra como origami. O dispositivo controlará o nível de transferência de calor ajustando a profundidade das dobras: quanto mais alto, mais calor o dispositivo irá absorver.