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昆虫的新方法

叶蝉。在花园工作,或也许在公园散步时,若停顿并仔细看,您可能看过它们。许多昆虫属于这广泛种类,因从叶跳到叶,寻找食物,并与捕食者保持距离的能力,被取名。

其普遍存在能使它们似乎相当单调---只是“平凡”昆虫。然而,证实它们是机械工程的非凡实例,许多叶蝉引起世界各地科学家的注意!机器人科学家˴机械工程师˴连军事研究者,意识到在叶蝉的精确工程以及科技实际知识的令人惊喜的特征,还有以前只在关于设计人的工作中注意到的构造。

让我们花点时间,只顾及三个这些昆虫“创新者”显示的这种特征。

没事的起飞

看载人的太空火箭起飞是激动人心的经验,但肯定不像乘一个(火箭)一样惊险。开始其行程时,航空员面临一些极度力量。美国航天飞机力量大的加速导致3Gs的力量---就是地球引力的三倍---加在(火箭)里的航天员身上。这意味着170磅的航天员会好像体重510磅坐下其座处!

先进F-22战斗机的飞行员能体验达到9Gs的力量---足够使同一人觉得好像体重1,530磅!这种力量使飞行员需要穿专用的压力套装,阻止其血从其脑流光。

然而,按《试验的生物学杂志》,绿叶蝉西卡迪拉一跳,在其身体上引起逾15Gs的力量---差不多地球引力的16倍(《起飞期间弯腿控制破损》,2013年4月)。在生物机械机构,这技艺引起塞萨尔.斯特凡尼尼博士(或医生)和其同事的注意,他们琢磨这种令人筋疲力尽的起飞为何没使昆虫腿碎裂,或在它向上猛跳的叶台冲出一孔。

使用高速照相机记录昆虫向上猛跳,他们发现,以非凡相配合的行动,其身体肌肉和腿部分一起起作用。在(昆虫身体)胸部的肌肉产生需要向上猛跳的力量,那力量是经(两腿部分的)胫骨及股骨传送的,紧靠着叶推,并完成起飞。

因昆虫肌肉产生非常多变的力量是经股骨传送的,这股骨以某方式扭动旋转,这力量被转化成更平稳和更不变的一个(力量),胫骨紧靠叶平稳地推,并使昆虫从其无损的叶处向上猛跳,安全在空中。没有这微妙的机械变换及转化---从多变的力量到平稳和不变的力量---肌肉力量的高峰会破坏昆虫的腿,或腿在它们下面的叶冲(孔)。然而,有这准备妥当的”创新”, 否则是无法抗拒的力量,被传送成优雅和非凡的向上猛跳的(力量)。

有齿的装置

对其同类的叶蝉支配注意不满意,一种阿苏斯.科利奥帕特图斯,因其奇怪设计吸引人的注意。

这昆虫强有力地跳,也到处移动。事实上,其不成熟的若虫有功能跳高如其长度的100倍(想象两英尺高的小孩跳到20层楼的顶!)这技艺需要非凡的配合:两腿必须互相在30微妙内跳---也就是说,在30百万分之一秒内。否则,它们跳的力量可能使它们向左或向右猛跳,而不是向前,这可能产生跳离捕食者或直向它的差异!

昆虫的神精细胞不够快确保两腿在这种精确的一致跳,那么这幼小阿苏斯.科利奥帕特图斯怎样完成(这技艺)?

动物学家马尔科姆.伯罗斯发现昆虫具有在人工程和设计界普遍的某物,但以前从未在生物学被注意---有紧密连接齿的一双装置!这些装置的齿迫使每条腿和另一条同一时候移动,经机械的配合,肯定有一致的动作。

特写照片以及细看的电子显微照片影像,揭示这设计,看上去它正如一人会预料在表或其他人造的机械装置看见的这种装置。但关于这些装置,另一设计者获得一切赞扬。关于人工程,虽然这有齿装置的发明是领先的一大步,看来叶蝉比我们优先一步,在我们具有(这种装置)之前很久,具有这种装置。

掩盖的装置

移动方式不只是我们在普通叶蝉看见令人惊奇的设计方面,一些小生物也是精于高科技的迷彩,它们会是世界任何军队的忌妒。

人知道许多叶蝉制造称支气管小体的微颗粒,它们把它们传播在其翼及蛋上。这些颗粒有错综复杂和极小的构造,使它们超疏水,意思是它们驱除水,并保持叶蝉的翼及蛋干。但对于这些微颗粒,宾夕法尼亚州的工程师怀疑还有以前未知的益处。

他们注意到昆虫的支气管小体和他们实验室设计的人造微球之间的相似性。工程师的微球表面有极小的洞,它们和光线的波长相似大。因此这原料能“夺得”达到99%的光线,并阻止它在其表面反射掉。

在模式昆虫的影像下,结构的相似性促使工程师检查这些微结构。他们这样做时,变得明显的是,驱水剂---支气管小体---涂层,也会起高科技“掩盖的装置”作用,使捕食者实际上看不见叶蝉及其蛋。

按宾夕法尼亚州新闻的报告,他们的人造原料需要“用电化学沉积(物)的相当复杂的五步过程”(《人造原料起像昆虫掩盖装置的作用》,2017年11月)。然而,没有实验室˴器材˴或一组工程师,叶蝉正常地完成这科技奇迹---给自己提供人类只是现在学会制作的保卫科技。

陈列的革新

人类真正是聪明,我们工程成就是令人十分惊讶!但我们设计和创新的能力只是我们的设计者智慧的反映,祂工程的奇迹,我们若愿意寻找它们,是可在我们周围看见的。

下次,您看见极小昆虫从叶跳到叶,花时间欣赏您真正所看:精确设计和工程的非凡实例˴以及生命的伟大工程师还有很多教导我们的提醒人的事物。