Des scientifiques ont découvert le secret des ailes repliées de la coccinelle

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-16 16:04

Des scientifiques de l'Université de Tokyo ont pu découvrir le secret des ailes postérieures repliables des coccinelles, après avoir découvert que non seulement le "moteur hydraulique" déjà bien étudié avec un maillage de vaisseaux, mais aussi les élytres avec l'abdomen, sont directement impliqués dans ce processus.

Les travaux des chercheurs sont publiés dans les Actes de la National Academy of Sciences et sont résumés sur Phys.org.

Les coccinelles sont capables, lorsqu'elles marchent sur leurs pattes, de replier leurs ailes de manière compacte sous des élytres rigides pour les protéger des dommages. S'il faut décoller, les ailes palmées arrière se déploient en 0,1 seconde en moyenne. Ce mécanisme est bien compris, car les coccinelles soulèvent les élytres avant de déployer leurs ailes.

Les ailes postérieures membraneuses des coléoptères sous les élytres sont repliées comme des origami et sont traversées par un réseau de vaisseaux remplis de liquide. Avant le décollage, la coccinelle soulève les élytres et sollicite les muscles du troisième segment thoracique, augmentant la pression du fluide dans les vaisseaux des ailes volantes. En conséquence, l'élasticité des vaisseaux augmente et l'aile se dilate.

Les scientifiques n'ont pas pu voir en détail le processus de pliage de l'aile. Le fait est qu'après l'atterrissage, la coccinelle plie les élytres et seulement après cela commence à rétracter les ailes postérieures, s'aidant activement avec l'abdomen. En moyenne, les coléoptères mettent environ deux secondes pour replier leurs ailes volantes.

Pour étudier le repliement des ailes, les scientifiques ont utilisé une coccinelle à sept points (Coccinella septempunctata). On lui a retiré une partie de ses élytres rigides droits. La zone supprimée a ensuite été utilisée comme outil pour créer une copie de résine acrylique transparente durcissable aux UV. Une copie acrylique des élytres a ensuite été collée sur le reste des élytres de coccinelle.

Les chercheurs ont effectué une enquête rapide sur le coléoptère et ont également étudié une partie éloignée des élytres au microscope. Il s'est avéré que la face interne de l'élytre présente un relief correspondant au motif des vaisseaux de l'aile volante. De plus, sur la face interne de l'élytre, il y a une sorte de "Velcro" - des zones recouvertes des plus petits poils qui retiennent l'aile pliée.

Des "Velcro" similaires sont situés sur la partie supérieure de l'abdomen. Il s'est avéré qu'après l'atterrissage, la coccinelle plie les élytres, puis commence à resserrer et à redresser l'abdomen. A ce moment, la pression dans les vaisseaux diminue. Au premier resserrement de l'abdomen, les vaisseaux s'insèrent dans les évidements correspondants sur la face interne de l'élytre.

Après relâchement de l'abdomen, il glisse le long de la face inférieure des ailes postérieures. Ensuite, la coccinelle tend à nouveau l'abdomen qui, en se serrant, ramasse les ailes et les replie sous les élytres. Dans ce cas, les membranes transparentes entre les vaisseaux servent de guides lors du pliage de l'aile.

Comme le notent les scientifiques, contrairement à l'origami lui-même, les ailes d'une coccinelle ne se plient pas à des angles vifs, mais s'enroulent plutôt. De ce fait, leur résistance mécanique est susceptible d'être préservée. De plus, le vrillage permet d'éviter le vrillage des vaisseaux et leur chevauchement dû à la déformation.

Ainsi, en contractant et en relâchant l'abdomen, la coccinelle réalise un repliement complet des ailes postérieures sous les élytres. Les chercheurs pensent que les ailes élastiques repliées commencent à agir comme une sorte de ressorts comprimés. Lorsque les élytres sont soulevés, leur partie interne cesse de s'accrocher aux ailes postérieures et ils commencent, comme un ressort, à se redresser. Le processus d'épandage est alors repris par "l'hydraulique".

Les scientifiques japonais pensent que l'étude des mécanismes de déploiement et de pliage des ailes des coccinelles et de certains autres coléoptères permettra de trouver les meilleures solutions techniques pour créer des mécanismes de pliage pour divers équipements, des panneaux solaires et antennes satellites aux ailes des avions de pont.

Actuellement, il n'existe pas de mécanismes de pliage et de dépliage de l'aile similaires à ceux des coléoptères. Les mécanismes utilisés sur les avions de pont sont un ensemble d'entraînements hydrauliques et de serrures. L'aile d'un avion embarqué à une certaine distance de sa racine a un pli en boucle de charnière.

Des pompes spéciales, augmentant la pression dans le système hydraulique, forcent l'entraînement du mécanisme à déplier ou à replier l'aile. Dans les positions extrêmes, l'aile est fixe. Une aile pliable est utilisée sur les avions pontés pour économiser de l'espace afin qu'ils puissent être placés de manière plus compacte dans les hangars ou les parkings sur le pont.

Début février de cette année, des chercheurs de la NASA et de l'Université Brigham Young ont présenté une conception de radiateur pliable pour le refroidissement de petits satellites terrestres artificiels. Ce radiateur se plie et se déplie comme un origami. L'appareil contrôlera le niveau de transfert de chaleur en ajustant la profondeur des plis: plus elle est élevée, plus l'appareil absorbera de chaleur.