Credit: University of Tokyo
Mit Hilfe von Hochgeschwindigkeitskameras, CT-Scannern und etwas Nagelkunstzubehör ist es Wissenschaftlern in Japan gelungen, einen Blick auf die kunstvolle Art und Weise zu werfen, wie Marienkäfer ihre Flügel falten, um sie zu verstauen.
Die Forschung könnte Auswirkungen auf alles haben, von der Luftfahrt bis zu Regenschirmen.
Die Studie, die diese Woche in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht wurde, untersuchte, wie Marienkäfer Flügel haben können, die stark genug sind, um damit zu fliegen, aber schnell zusammengefaltet werden können, um sie aus dem Weg zu räumen.
Die Flügel sind nämlich viel größer als die schwarz gefleckten Flügelhüllen, die sie zusammenfalten, um hineinzupassen – wie man sofort erkennen kann, wenn man sich ein Video anschaut, in dem sich die Flügel entfalten.
Aber die Forscher von der Universität Tokio erklären, dass niemand wusste, wie die Marienkäfer die Flügel verstauen, da sie tatsächlich zuerst die Flügelhüllen schließen – und dann die Flügel hineinziehen. Die interessante Aktion ist nicht sichtbar.
So ersetzten sie die charakteristischen roten und schwarzen Gehäuse durch transparente, die aus einer Art UV-gehärtetem Harz hergestellt wurden, das oft für Nagelkunst verwendet wird, so eine Pressemitteilung der Universität. Das künstliche Flügelgehäuse, ein so genanntes Elytron, erlaubte es den Forschern zu beobachten, wie sich der Flügel faltete.
Credit: University of Tokyo
„Ich war mir nicht sicher, ob der Marienkäfer seine Flügel mit einem künstlichen Elytron aus Nagelkunstharz falten kann“, sagt Kazuya Saito, Professor an der University of Tokyo und Hauptautor der Studie. „
Die Wissenschaftler benutzten Hochgeschwindigkeitskameras, um den Prozess aufzuzeichnen, und CT-Scans von gefalteten und entfalteten Flügeln, um das genaue Muster der Falten zu bestimmen.
Der Prozess, bei dem die Flügel zusammenklappen, ähnelt dem Origami – tatsächlich verwendeten die Wissenschaftler Origami-Papier, um Teile der Flügelfalten nachzubilden.
Die Wissenschaftler erstellten ein Papiermodell, das zeigt, wie sich ein Teil des Flügels eines Marienkäfers zusammenfaltet, wenn der Flügel nicht mehr gebraucht wird. University of Tokyo/PNAS hide caption
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Wissenschaftler haben ein Papiermodell erstellt, das zeigt, wie sich ein Teil des Flügels eines Marienkäfers zusammenfaltet, wenn der Flügel nicht gebraucht wird.
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Und die Flügel bleiben stabil, wenn sie sich ausdehnen, zum Teil aufgrund von Adern, die „Bandfedern“ verwenden – die Art von Kurve, die es dem Zimmermanns-Klebeband ermöglicht, sich selbst gerade zu halten.
„Die Technik der Marienkäfer zur Erzielung komplexer Faltungen ist ziemlich faszinierend und neuartig, insbesondere für Forscher in den Bereichen Robotik, Mechanik, Luft- und Raumfahrt und Maschinenbau“, sagte Saito laut der Pressemitteilung der Universität.
In der Studie schlagen die Wissenschaftler einige unmittelbare Anwendungen für die Forschung vor – darunter Flugzeugflügel, Raumfahrttechnik wie Faltantennen und Solaranlagen und weitaus prosaischere Gegenstände wie Regenschirme und Ventilatoren.