Ngengat menyerang dalam perlombaan senjata evolusioner dengan desain sayap yang canggih

Ngengat menyerang dalam perlombaan senjata evolusioner dengan desain sayap yang canggih


Newswise – Ultra-tipis, penyerap super dan dirancang luar biasa untuk mengurangi perhatian, sayap ngengat dapat memegang kunci untuk mengembangkan solusi teknologi untuk bertahan hidup di dunia yang bising.

Seperti yang terungkap dalam sebuah studi baru yang diterbitkan hari ini di PNAS, para peneliti dari Universitas Bristol telah menemukan konstruksi sayap ngengat yang tepat yang memungkinkan spesies tersebut menghindari pemangsa yang paling menyusahkan dalam perlombaan senjata evolusioner berusia 65 juta tahun.

Dengan menggunakan berbagai teknik analitik, termasuk pencitraan penampang udara, mekanika akustik, dan refraktometri, tim dari Sekolah Ilmu Biologi Bristol menemukan bahwa lapisan skala sangat tipis pada sayap ngengat telah mengembangkan sifat serap ultrasonik yang luar biasa yang menyediakan kamuflase akustik siluman. melawan kelelawar ekolokasi.

Apa yang membuat penemuan tim lebih luar biasa adalah bahwa mereka telah mengidentifikasi metamaterial akustik yang pertama kali diketahui terjadi secara alami. Metamaterial secara tradisional menggambarkan material komposit buatan yang direkayasa untuk menampilkan sifat fisik yang melampaui yang tersedia di alam. Metamaterial yang terjadi secara alami sangat langka dan sebelumnya tidak pernah dijelaskan dalam dunia akustik.

Awal tahun ini, ahli akustik perilaku dan ekologi sensorik Dr Marc Holderied dan rekan penelitinya melaporkan bagaimana ngengat tuli telah mengembangkan skala penyerap ultrasonik pada tubuh mereka yang memungkinkan mereka menyerap 85 persen energi suara yang masuk yang digunakan kelelawar untuk mendeteksinya.

Kebutuhan untuk bertahan hidup berarti bahwa ngengat mengembangkan pelindung berskala 1,5 mm yang berfungsi sebagai penyerap suara berpori. Penghalang pelindung seperti itu tidak akan bekerja pada sayap, di mana ketebalan yang meningkat akan menghalangi kemampuan ngengat untuk terbang. Fitur utama dari metamaterial akustik adalah bahwa mereka jauh lebih kecil daripada panjang gelombang suara yang mereka kerjakan, memungkinkan mereka menjadi lebih tipis daripada peredam suara yang dibuat secara tradisional.

Dalam studi terbaru ini, tim Bristol, yang dipimpin oleh rekan penulis pertama Dr Thomas Neil dan Dr Zhiyuan Shen, mengungkapkan bahwa ngengat telah melangkah lebih jauh dalam menyelamatkan nyawa, menciptakan penyerap resonansi yang 100 kali lebih tipis daripada panjang gelombang suara itu. menyerap, sehingga memungkinkan serangga untuk mempertahankan ringannya sekaligus mengurangi potensi kelelawar untuk mendeteksi gema sayap mereka saat terbang.

Dengan memeriksa gambar penampang melintang canggih dari suara yang ditangkap menggunakan ultrasound tomography, tim menemukan bahwa sayap ngengat telah berevolusi untuk membuat penyerap resonansi yang merupakan perlindungan efektif terhadap kelelawar ekolokasi. Penemuan ini secara signifikan dapat mendukung upaya ilmuwan material, ahli akustik dan insinyur sonar untuk merancang peredam suara yang terinspirasi dari bio dengan kinerja panjang gelombang yang luar biasa.

“Yang paling menakjubkan, sayap ngengat juga mengembangkan cara untuk membuat penyerap resonansi menyerap semua frekuensi kelelawar, dengan menambahkan fitur menakjubkan lainnya – mereka merakit banyak dari resonator ini secara individual disetel ke frekuensi yang berbeda menjadi serangkaian penyerap, yang bersama-sama menciptakan penyerapan broadband dengan bertindak sebagai metamaterial akustik – yang pertama kali diketahui di alam, ”kata kepala peneliti Dr Holderied. “Penyerapan pita lebar seperti itu sangat sulit dicapai dalam struktur ultrathin sayap ngengat, yang membuatnya begitu luar biasa.”

Ini melampaui batas yang dapat dicapai dengan peredam berpori klasik dari jenis yang saat ini digunakan untuk menyerap suara di lingkungan kantor yang menggunakan bahan besar dan tebal.

Dr Holderied menambahkan: “Janji ini adalah salah satu peredam suara yang jauh lebih tipis untuk rumah dan kantor kami, kami akan mendekati ‘wallpaper’ penyerap suara yang jauh lebih serbaguna dan dapat diterima daripada panel penyerap yang besar.”

Studi terbaru ini didasarkan pada pekerjaan tim sebelumnya pada mekanika akustik timbangan individu, dan menunjukkan bagaimana penyerapan suara yang lebih tradisional oleh timbangan pada badan ngengat dapat dicapai dengan struktur yang jauh lebih tipis pada sayap untuk memberikan perlindungan akustik seluruh organisme.

Catatan lebih lanjut:

Studi ini didukung oleh Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC, BB / N009991 / 1), Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC, EP / T002654 / 1) dan Diamond light source (MT17616).

Temuan terbaru ini dibangun berdasarkan studi sebelumnya oleh tim Bristol seperti yang diterbitkan dalam Journal of the Royal Society pada Februari 2020. Dengan lebih dari 68.000 tampilan, kertas – sisik toraks ngengat sebagai lapisan siluman terhadap biosonar kelelawar – adalah makalah yang paling banyak diunduh. di jurnal Royal Society Interface.

Makalah: ‘Sayap ngengat adalah metamaterial akustik’ oleh Thomas R. Neil, Zhiyuan Shen, Daniel Robert, Bruce W. Drinkwater dan Marc W. Holderied

Gambar dan keterangan

‘ngengat sisik.tif’ & ‘ngengat sisik animation.gif’ Representasi 3D warna palsu dari bagian sayap ngengat 0,21 mm x 0,28 mm Lasiocampa quercus memperlihatkan struktur, keanekaragaman dan susunan sisik dasar (jingga) dan sisik penutup (biru dan kuning). gambar milik Simon Reichel, Thomas Neil, Zhiyuan Shen & Marc Holderied https://fluff.bris.ac.uk/fluff/u2/oc20541/IAQTQpmano3rxzmTBVQUIQxyp/

https://fluff.bris.ac.uk/fluff/u3/oc20541/RndoLuaFZ4ebYksEFFMOkQxyS/

‘Periphoba arcaei.eps’ Ngengat Periphoba arcaei menunjukkan penskalaan yang luas pada sayap dan tubuh. foto milik Thomas Neil https://fluff.bris.ac.uk/fluff/u3/oc20541/wTKWFt_E6mIvcXKCoxxPvQxy3/

‘HiRes gambar akustik ngengat dan kupu-kupu’ Gambar komposit ngengat Antheraea pernyi (atas) dan kupu-kupu Grafium agamemnon (bawah) menunjukkan foto di sebelah kiri dan gambar echo USG (tomografi) di sebelah kanan. Perhatikan bagaimana sayap ngengat memiliki gema yang lebih lemah (citra akustik) daripada sayap kupu-kupu. gambar milik Marc Holderied & Thomas Neil

https://fluff.bris.ac.uk/fluff/u2/oc20541/tEBedeoIRcfHM3rSEYevKwxy6/


Diposting Oleh : https://singaporeprize.co/

About the author