研究发现昆虫的翅膀并非看起来那么脆弱
研究发现昆虫的翅膀并非看起来那么脆弱
来自都柏林三一学院的研究人员发现，昆虫的翅膀并非看起来那么脆弱，他们通过对草蜢的翅膀进行研究，发现了一处像船只防水隔间的“裂纹”，在该“裂纹”中发现了一种十分有特色及韧性的静脉网络。
据了解，该实验是由来自机械和制造工程部门的简-亨宁•德克斯（Jan-Henning Dirks）博士和大卫•泰勒（David Taylor）教授联合进行的，德克斯博士表示，沙漠蝗虫——草蜢可以说是昆虫世界中最有耐力的“飞行员”了。虽然它们的翅膀要比人类的头发薄上数十倍，但可以连续数天不停歇的飞跃沙漠和海洋。
很难想象，草蜢连续数天在海洋和沙漠上空飞行，其翅膀要经受多少次强劲风力的“击打”，但它的翅膀却完全可以抵抗得住。这不禁让研究人员对它的翅膀产生非常大的研究兴趣。草蜢的翅膀与它身体部位一样，都是由角质层构成的，而角质层算是世界上第二大普通天然物质。泰勒表示，他们最近研究发现，草蜢腿部的角质层是世界上最有韧性的天然物质了。而他们做此次研究的目的，也就是想知道是否草蜢的翅膀中也与其腿部一样，含有这样韧性极强的天然物质。
研究人员为了准确测量草蜢翅膀的韧性，他们在草蜢翅膀的薄膜上弄上一些小小的凹痕，从而来测量在遇到风力时，翅膀是如何“驱动”其上边的“裂纹”而顺利飞翔的。但第一次的实验让科学家感到有些意外，因为他们发现草蜢翅膀上的薄膜与其腿部相比，韧性并不是很强。他们过后在观看实验录像时却发现，草蜢翅膀上的“裂纹”一旦形成交叉脉络时，它们就会有效地被停止扩张。一旦这些“裂纹”停顿下来就会形成很好的屏障，从而会将翅膀的韧性在原有基础上提高50%。
因此，研究人员总结，草蜢翅膀上的静脉网络可以有效的防止其翅膀上的“裂纹”扩张。德克斯表示，草蜢翅膀上的静脉相比薄膜更厚一些。因此，静脉越少，翅膀的重量就越轻。无论如何，从实验录像中可见，翅膀上的静脉越少，对翅膀裂纹的防护也就越低。正如船只一样，防水隔板越多，船只越重。但如果隔板太少，只要有一个漏洞，整个船只就会沉没。
但薄膜和静脉的比例究竟多少，才是最完美？研究人员为了寻找这个答案，测量了每只草蜢翅膀上的1000个静脉细胞的形状和大小，并从细节上对草蜢翅膀的特征样式进行了研究。随后，德克斯和泰勒通过断裂力学，总结出了草蜢翅膀上薄膜和静脉完美的匹配空间，即所谓的“临界裂纹长度”。
可以说，草蜢翅膀上的交叉静脉间隔近乎完美，正是因为它们，才使得草蜢翅膀上的裂纹每当达到“临界裂纹长度”时，都能及时停止下来。这是大自然赋予草蜢最好的礼物，让它们翅膀的静脉和薄膜在最佳比例的基础上，拥有最高的韧性和最轻的重量。研究人员表示，他们完全可以运用草蜢翅膀的构成原理，来制作轻而韧性强的人造“静脉”机翼。
搜狐科学 尚力
