Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 26 °C
Gök Gürültülü

65 Milyon Yıllık Evrimsel Silah Yarışı: Güvelerin Olağanüstü Sofistike Kanat Tasarımı

23.11.2020
199
65 Milyon Yıllık Evrimsel Silah Yarışı: Güvelerin Olağanüstü Sofistike Kanat Tasarımı

Güveler, gelişmiş kanat tasarımıyla evrimsel silahlanma yarışında vuruyor. Ultra ince, süper emici ve dikkati dağıtmak için olağanüstü şekilde tasarlanmış olan güvelerin kanatları, gürültülü bir dünyada hayatta kalmak için teknolojik çözümler geliştirmenin anahtarı olabilir.

Bugün PNAS’ta yayınlanan yeni bir çalışmada ortaya çıktığı gibi, Bristol Üniversitesi’nden araştırmacılar, türün 65 milyon yıllık evrimsel silahlanma yarışında en zahmetli avcısından kaçmasını sağlayan güvelerin kanatlarının hassas yapısını keşfettiler.

Bristol’s School of Biological Sciences ekibi, havadan enine kesit görüntüleme, akustik-mekanik ve refraktometri dahil olmak üzere bir dizi analitik teknik kullanarak, güve kanatları üzerindeki çok ince tabakanın, gizli akustik kamuflaj sağlayan olağanüstü ultrason emici özellikler geliştirdiğini keşfetti. yankılanan yarasalara karşı.

Güve Antheraea pernyi (üstte) ve kelebek Graphium agamemnon’un (altta) solda fotoğrafları ve sağda ultrason eko görüntüsünü (tomografi) gösteren birleşik görüntüsü. Güve kanatlarının kelebek kanatlarından daha zayıf yankılara (akustik görüntü) sahip olduğuna dikkat edin. Fotoğraf: Marc Holderied ve Thomas Neil izniyle

Ekibin keşfini daha da dikkate değer kılan şey, bilinen ilk doğal olarak oluşan akustik metamalzemeyi tanımlamış olmalarıdır.

Bir metamalzeme, geleneksel olarak, doğada mevcut olanları aşan fiziksel özellikleri sergilemek için tasarlanmış yapay bir kompozit malzemeyi tanımlar.

Doğal olarak oluşan metamalzemeler son derece nadirdir ve akustik dünyasında daha önce hiç tanımlanmamıştı.

Bu yılın başlarında, davranışsal akustik ve duyusal ekoloji uzmanı Dr.Marc Holderied ve ortak araştırmacıları, sağır güvelerin vücutlarında yarasaların onları tespit etmek için kullandıkları ses enerjisinin yüzde 85’ini absorbe etmelerine izin veren ultrason emici ölçekler geliştirdiğini bildirdi.

Hayatta kalma ihtiyacı, güvelerin gözenekli bir ses emici görevi gören 1.5 mm derinliğinde bir koruyucu bariyer geliştirdiği anlamına geliyordu.

Böyle bir koruyucu bariyer, artan kalınlığın güvelerin uçma kabiliyetini engelleyeceği kanatlarda işe yaramayacaktır.

Akustik metamalzemelerin temel bir özelliği, etki ettikleri sesin dalga boyundan çok daha küçük olmaları ve geleneksel olarak oluşturulmuş ses emicilerden çok daha ince olmalarına izin vermeleridir.

Güve Lasiocampa quercus’un 0.21 mm x 0.28 mm kanat bölümünün yanlış renkli 3B gösterimi, temel ölçeklerin (turuncu) ve örtü ölçeklerinin (mavi ve sarı) yapısını, çeşitliliğini ve düzenlemesini gösterir. Fotoğraf: Simon Reichel, Thomas Neil, Zhiyuan Shen ve Marc Holderied’in izniyle

Bu son çalışmada, yazarlar Dr. Thomas Neil ve Dr. Zhiyuan Shen liderliğindeki Bristol ekibi, güvelerin hayat kurtaran bir adım daha ileri giderek, dalga boyunun dalga boyundan 100 kat daha ince bir rezonant emici yarattığını ortaya koymaktadır.

Sesi emer, böylelikle yarasaların uçuş sırasında kanatlarının yankılarını algılama potansiyelini azaltırken böceklerin hafifliklerini korumalarını sağlar.

Ekip, ultrason tomografisi kullanılarak yakalanan sesin gelişmiş kesitsel görüntülerini inceleyerek, güve kanatlarının, yankılanan yarasalara karşı etkili bir koruma sağlayan bir rezonant emici yapmak için evrimleştiğini keşfetti.

Bulgular, malzeme bilimcilerin, akustikçilerin ve sonar mühendislerinin olağanüstü derin dalga boyu performansına sahip biyo-esinli ses emiciler tasarlama çabalarını önemli ölçüde destekleyebilir.

Dr Holderied, “En şaşırtıcı şekilde, güve kanatları, bir başka şaşırtıcı özellik ekleyerek, bir rezonans emicinin tüm yarasa frekanslarını emmesini sağlayacak bir yol geliştirdi.”

“Bu rezonatörlerin birçoğunu, farklı frekanslara ayrı ayrı ayarlanmış bir dizi soğurucuya birleştiriyorlar ve bunlar birlikte hareket ederek geniş bant emilimi yaratıyorlar. akustik bir metamalzeme olarak – doğada bilinen ilk şey, “dedi.

“Böylesi bir geniş bant absorpsiyonu, güvelerin kanatlarının ultra ince yapılarında elde etmek çok zordur, bu da onu bu kadar olağanüstü kılmaktadır.”

Bu, günümüzde büyük, kalın malzemeler kullanan ofis ortamlarında sesi emmek için kullanılan türden klasik gözenekli emicilerle ulaşılabilen sınırların çok ötesine geçer.

Dr. Holderied şunları ekledi: “Evlerimiz ve ofislerimiz için çok daha ince ses emicilerden biri vaat, hacimli emici paneller yerine çok daha çok yönlü ve kabul edilebilir bir ses emici duvar kağıdına yaklaşacağız.”

Bu son çalışma, ekibin bireysel ölçeklerin akusto-mekaniği üzerine yaptığı daha önceki çalışmalarına dayanıyor ve tüm organizmanın akustik korumasını sağlamak için kanatlarda çok daha ince yapılarla güve gövdeleri üzerindeki teraziler tarafından daha geleneksel ses emiliminin nasıl elde edilebileceğini gösteriyor.

Referans: “Güve kanatları akustik metamalzemelerdir”, Thomas R. Neil, Zhiyuan Shen, Daniel Robert, Bruce W. Drinkwater ve Marc W. Holderied, 23 Kasım 2020, Proceedings of National Academy of Sciences.

Bu çalışma Biyoteknoloji ve Biyolojik Bilimler Araştırma Konseyi (BBSRC, BB / N009991 / 1), Mühendislik ve Fizik Bilimleri Araştırma Konseyi (EPSRC, EP / T002654 / 1) ve Elmas ışık kaynağı (MT17616) tarafından desteklenmiştir.

Bu son bulgular, Şubat 2020’de Journal of the Royal Society’de yayınlanan Bristol ekibinin önceki çalışmalarına dayanmaktadır. 68.000’den fazla görüntülenme ile, yarasa biyosonarına karşı gizli bir kaplama olarak güvelerin Torakal pulları – en çok indirilen kağıttır. Royal Society Interface dergisinde.

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.