Технология машиностроения - "Мы знаем каждую деталь!"

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.



The Truth Is Out There

Сообщений 1 страница 6 из 6

1

The Truth Is Out There

"Истина где-то рядом"
слоган культового в 90-х годах прошлого тысячелетия сериала

0

2

Issus coleoptratus

Лапы личинок свинушек сочленены между собой зубчатым соединением

      Насекомым, у которых огромные прыжки — один из главных способов перемещения, приходится решать серьёзную механическую задачу. Кузнечики, блохи и прочие прыгуны преодолевают в прыжке расстояние, во много раз превышающее длину их тела, а это значит, что их ноги обладают соответствующей силой. И тут чрезвычайно важно, чтобы обе конечности срабатывали абсолютно в унисон. Малейшая рассинхронизация начнёт вращать прыгуна вокруг собственной оси и снесёт в сторону.

http://img-fotki.yandex.ru/get/9306/26873116.b/0_a689d_4434c84_L.jpg
Личинка свинушки рода Issus (здесь и ниже фото Malcom Burrows / University of Cambridge)

      Одними лишь нервными импульсами тут не обойдёшься, а потому кузнечики и блохи, скажем, полагаются также на особое крепление ног к телу, которое обеспечивает стабилизацию и позволяет прыгать даже с помощью одной ноги. Но кузнечиками и блохами число прыгучих насекомых не исчерпывается, и одно из самых удивительных приспособлений в этой области демонстрируют личинки свинушек, родственников цикад.

      Они прыгают со скоростью почти 4 м/с, которую развивают за 2 мс. Malcolm Burrows и Gregory Sutton из Бристольского университета (Великобритания) обнаружили, что для синхронизации работы ног личинки свинушки Issus coleoptratus пользуются... зубчатым сочленением между ногами!

       В журнале Science учёные описывают, как устроена эта удивительная зубчатая передача: ноги на конце завершаются утолщениями, которые несут на себе 10–12 зубчиков, каждый размером 15–30 мкм. Зубцы одной ноги входят в пазы между зубцами другой — и получается всем известная передача.

http://img-fotki.yandex.ru/get/9312/26873116.b/0_a689e_add8f663_L.jpg
Та самая зубчатая передача, решаюшая проблему синхронизации работы ног

      Движение ног длится всего 30 мс. Работу этого механизма удалось зафиксировать видеокамерой на скорости 5 000 кадров в секунду. По мнению исследователей, такая механическая уловка лучше синхронизирует работу конечностей, чем если бы этим занимались одни только нейроны.

Исследователи засняли и проанализировали, в общей сложности, 206 прыжков, из которых всего лишь один оказался неудачным. Все удачные прыжки насекомые выполнили идеально синхронным отталкиванием от поверхности обеими задними ногами. Неудачным оказался прыжок, при котором эта синхронность работы толчковых ног была нарушена. По словам ученых, уже рассогласования в 0,2 миллисекунды достаточно, чтобы прыжок сорвался. Но такое случается редко. Обычно же погрешность в синхронности отталкивания двумя ногами составляет не более 30 микросекунд, то есть 0,03 миллисекунды

      "Таким образом, мы знали, что должен быть какой-то механизм, позволяющий насекомым синхронизировать движение задних ног, - говорит Грегори Саттон. - Но какой? Нервная система обеспечить такую синхронность не может. Нейрону даже на самое быстрое возбуждение требуется почти целая миллисекунда. Это в 300 раз дольше, чем наблюдавшаяся нами средняя погрешность в синхронности. А ведь потом этот нервный импульс еще должен дойти до мышцы, и та должна на него отреагировать. Все это требует времени. Прыжок же происходит гораздо быстрее".

       Итак, нервная система не способна обеспечить нужную координацию движений цикад. Британские исследователи продолжили изучение и высокоскоростную съемку насекомых, перевернув их на спину и закрепив в таком положении. Грегори Саттон рассказывает: "Их можно расшевелить мягкой кисточкой, слегка дотрагиваясь до брюшка щетинками. На раздражение цикады отвечают тем, что отталкивают кисточку от себя, при этом задние ноги совершают то же самое движение, что и при прыжке".

        Анализируя отснятый материал, ученые обнаружили то, что раньше, при съемке прыжков, оставалось незамеченным. Оказалось, что у этих цикад основания бедер задних ног имеют ряд миниатюрных отростков, напоминающих зубья шестерни. Перед самым толчком насекомое сводит ноги так, что зубья одной ноги входят в зацепление с зубьями другой, что и обеспечивает практически идеальную синхронность движений обеих конечностей. "Таким образом, это чисто механическое решение, - говорит Грегори Саттон. - Это зубчатая передача, придуманная природой в процессе эволюции миллионы лет назад".

      К слову сказать, впервые эти зубчики были обнаружены в 1957 году, но тогда энтомологи просто описали их как факт, сам механизм в действии удалось увидеть только сейчас. Подобное устройство есть не только у вида  Issus coleoptratus: исследователи проверили на предмет зубчатой передачи несколько видов свинушек, и у всех нашли зубчики. То есть, возможно, этим видом механической передачи пользуются все виды семейства.

http://img-fotki.yandex.ru/get/5008/26873116.b/0_a689f_762045ca_XL.jpg

      Но вот что любопытно: у взрослых насекомых такого механизма нет, он утрачивается во время последней линьки, которая отделяет личинку-нимфу от имаго. Взрослые свинушки тоже прыгают, но синхронизация у них достигается простым трением между концами ног. Исследователи связывают это с тем, что, сломайся зубчатая передача у взрослого насекомого, её невозможно будет отремонтировать, а у личинки она может восстановиться после очередной линьки.

      И последнее. Насекомые не в первый раз демонстрируют в своей анатомии «человеческие» механические приспособления. Тут нельзя не вспомнить о жуках-долгоносиках, у которых ноги, снабжённые полноценной винтовой резьбой, буквально ввинчиваются в тело. Такое крепление, предположительно, допускает бóльшую свободу движений их конечностей.

Источник: сайт "Мир дикой природы"  http://wwlife.ru/

+2

3

renc написал(а):

Насекомые не в первый раз демонстрируют в своей анатомии «человеческие» механические приспособления.

И это наводит на мысль об искусственности создания этих насекомых. Бог или Инопланетяне? :cool:

0

4

tmsizam написал(а):

И это наводит на мысль об искусственности создания этих насекомых. Бог или Инопланетяне?


...кто бы это не был - при создании этого мира знания в области инженерной механики им пригодились ;)

+1

5

Trigonopterus oblongus

Винтогаечный механизм обеспечивает более надежное крепление конечностей долгоносика

     Винтовой механизм наряду с колесом, блоком, зубчатой передачей традиционно входят в список базовых механических изобретений хомо сапиенса. Долгое время считалось, что природа до принципа колеса не додумалась, пока не были открыты жгутиковые микроорганизмы, использующие для передвижения принцип кругового вращения (точка зрения, что тот же принцип используют для рассеивания семян растения перекати-поле, является неправильной — движение этого растения не вращательное, а поступательное).

      Теперь список механических изобретений природы пополнился еще одним пунктом — резьбовым соединением.

      Группа биологов из Института технологии в Карлслуэ и германского Музея естественной истории исследовала под руководством профессора Томаса ван дер Кампа ползающих жуков из рода Тригоноптерус, включающий в себя 90 описанных видов жуков-долгоносиков, обитающих в лесах Новой Гвинеи, Суматры, Филиппин, Само и Новой Каледонии (специалисты считают, что остаются неизученными порядка тысячи неописанных видов этих жуков).

      Изучая КТ-сканы Тригоноптеруса облонгуса — долгоносика, обитающего на стровах Папуа--Новой Гвинеи, немцы с удивлением обнаружили, что лапы жука соединены с телом с помощью вертлуга, который буквально ввинчивается в коксу, или тазик — аналог тазобедренного сустава у насекомых. Ранее считалось, что вертлуг и кокса соединяются на манер шарнира.

http://img-fotki.yandex.ru/get/9828/33511288.2/0_f7219_3ad6c237_XL.jpg

     На поверхности вертлуга расположены выступы, напоминающие винт, закрученный на 410 градусов. В свою очередь поверхность коксы снабжена выемками — резьбой, закрученной на 345 градусов. Благодаря такому механизму прикрепления конечностей, передние лапы жука могут совершать поворот на 130 градусов, а задние — на 90.

http://img-fotki.yandex.ru/get/9805/33511288.2/0_f7218_41679958_XL.jpg

      Такой винтогаечный механизм обеспечивает более надежное крепление конечностей, чем шарнирный, и гарантирует насекомому, ведущему древесный образ жизни, большую устойчивость. В статье в журнале Science авторы сообщают также, что такой же механизм сустава был обнаружен у 15 жуков других видов. Похоже, винтогаечная конструкция сустава возникла у далеких эволюционных предков долгоносиков, но сохранилась даже у тех из них, кто уже давно не ведет древесный образ жизни.

http://img-fotki.yandex.ru/get/9795/33511288.2/0_f721b_bae3a9e7_XXL.jpg

      Эта анатомическая особенность долгоносиков стало настоящим открытием. Длина жука-долгоносика всего 4 миллиметра в длину. Лапки жука складываются под тело. Соединение имеет размер всего 0,5 миллиметра.  Было определено, что долгоносики начали развивать эту особенность около 100 миллионы лет назад . Учёные предположили , что развитие этой функции обеспечивает дополнительную гибкость, что позволяет долгоносикам улучшить свои альпинистские способности, при сохранении достаточной прочности соединения.

http://img-fotki.yandex.ru/get/9828/33511288.2/0_f721a_bf81438a_XL.jpg

+1

6

Formicidae

Как ходит муравей или базирование.... и ещё раз базирование

      Муравьи — наиболее эволюционно продвинутое семейство насекомых с точки зрения этологии, экологии и физиологии (википедия). Ну вот и одно из доказательств...

http://i.imgur.com/wQnLshV.gif

содрано отсюда

Кроме того

        На уроках биологии школьникам рассказывают, что удивительное насекомое способно поднимать груз, который в сотни раз превышает их собственный вес. А вот инженеры из Университета штата Огайо уверяют, что суставы шеи муравья способны выдержать нагрузку в пять тысяч раз превосходящую вес их тела. Для того, чтобы авторитетно оценить эти возможности, исследователи разработали 3D-модель внутренней анатомии муравья. Уникальное сочетание твердых и мягких тканей, по мнению ученых, является причиной высокой грузоподъемности шейных суставов насекомого. По словам доцента кафедры механической и аэрокосмической инженерии Университета Карлоса Кастро, анатомия муравьев впечатляет настолько, что ученые серьезно размышляют над вопросом, можно ли на ее основе создать космических роботов, обладающих схожей суперсилой.

0



Создать форум бесплатно - Хостинг картинок без регистрации и рекламы