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昆蟲的新方法

葉蟬。在花園工作,或也許在公園散步時,若停頓並仔細看,您可能看過它們。許多昆蟲屬於這廣泛種類,因從葉跳到葉,尋找食物,並與捕食者保持距離的能力,被取名。

其普遍存在能使它們似乎相當單調---祇是“平凡”昆蟲。然而,證實它們是機械工程的非凡實例,許多葉蟬引起世界各地科學家的注意!機器人科學家˴機械工程師˴連軍事研究者,意識到在葉蟬的精確工程以及科技實際知識的令人驚喜的特徵,還有以前祇在關於設計人的工作中注意到的構造。

讓我們花點時間,祇顧及三個這些昆蟲“創新者”顯示的這種特徵。

沒事的起飛

看載人的太空火箭起飛是激動人心的經驗,但肯定不像乘一個(火箭)一樣驚險。開始其行程時,航空員面臨一些極度力量。美國航天飛機力量大的加速導致3Gs的力量---就是地球引力的三倍---加在(火箭)裡的航天員身上。這意味著170磅的航天員會好像體重510磅坐下其座處!

先進F-22戰鬥機的飛行員能體驗達到9Gs的力量---足夠使同一人覺得好像體重1,530磅!這種力量使飛行員需要穿專用的壓力套裝,阻止其血從其腦流光。

然而,按《試驗的生物學雜誌》,綠葉蟬西卡迪拉一跳,在其身體上引起逾15Gs的力量---差不多地球引力的16倍(《起飛期間彎腿控制破損》,2013年4月)。在生物機械機構,這技藝引起塞薩爾.斯特凡尼尼博士(或醫生)和其同事的注意,他們琢磨這種令人筋疲力盡的起飛為何沒使昆蟲腿碎裂,或在它向上猛跳的葉臺衝出一孔。

使用高速照相機記錄昆蟲向上猛跳,他們發現,以非凡相配合的行動,其身體肌肉和腿部分一起起作用。在(昆蟲身體)胸部的肌肉產生需要向上猛跳的力量,那力量是經(兩腿部分的)脛骨及股骨傳送的,緊靠著葉推,並完成起飛。

因昆蟲肌肉產生非常多變的力量是經股骨傳送的,這股骨以某方式扭動旋轉,這力量被轉化成更平穩和更不變的一個(力量),脛骨緊靠葉平穩地推,並使昆蟲從其無損的葉處向上猛跳,安全在空中。沒有這微妙的機械變換及轉化---從多變的力量到平穩和不變的力量---肌肉力量的高峰會破壞昆蟲的腿,或腿在它們下面的葉衝(孔)。然而,有這準備妥當的”創新”, 否則是無法抗拒的力量,被傳送成優雅和非凡的向上猛跳的(力量)。

有齒的裝置

對其同類的葉蟬支配注意不滿意,一種阿蘇斯.科利奧帕特圖斯,因其奇怪設計吸引人的注意。

這昆蟲強有力地跳,也到處移動。事實上,其不成熟的若蟲有功能跳高如其長度的100倍(想象兩英尺高的小孩跳到20層樓的頂!)這技藝需要非凡的配合:兩腿必須互相在30微妙內跳---也就是說,在30百萬分之一秒內。否則,它們跳的力量可能使它們向左或向右猛跳,而不是向前,這可能產生跳離捕食者或直向它的差異!

昆蟲的神精細胞不夠快確保兩腿在這種精確的一致跳,那麼這幼小阿蘇斯.科利奧帕特圖斯怎樣完成(這技藝)?

動物學家馬爾科姆.伯羅斯發現昆蟲具有在人工程和設計界普遍的某物,但以前從未在生物學被注意---有緊密連接齒的一雙裝置!這些裝置的齒迫使每條腿和另一條同一時候移動,經機械的配合,肯定有一致的動作。

特寫照片以及細看的電子顯微照片影像,揭示這設計,看上去它正如一人會預料在表或其他人造的機械裝置看見的這種裝置。但關於這些裝置,另一設計者獲得一切贊揚。關於人工程,雖然這有齒裝置的發明是領先的一大步,看來葉蟬比我們優先一步,在我們具有(這種裝置)之前很久,具有這種裝置。

掩蓋的裝置

移動方式不祇是我們在普通葉蟬看見令人驚奇的設計方面,一些小生物也是精於高科技的迷彩,它們會是世界任何軍隊的忌妒。

人知道許多葉蟬制造稱支氣管小體的微顆粒,它們把它們傳播在其翼及蛋上。這些顆粒有錯綜復雜和極小的構造,使它們超疏水,意思是它們驅除水,並保持葉蟬的翼及蛋乾。但對於這些微顆粒,賓夕法尼亞州的工程師懷疑還有以前未知的益處。

他們注意到昆蟲的支氣管小體和他們實驗室設計的人造微球之間的相似性。工程師的微球表面有極小的洞,它們和光線的波長相似大。因此這原料能“奪得”達到99%的光線,並阻止它在其表面反射掉。

在模式昆蟲的影像下,結構的相似性促使工程師檢查這些微結構。他們這樣做時,變得明顯的是,驅水劑---支氣管小體---塗層,也會起高科技“掩蓋的裝置”作用,使捕食者實際上看不見葉蟬及其蛋。

按賓夕法尼亞州新聞的報告,他們的人造原料需要“用電化學沉積(物)的相當復雜的五步過程”(《人造原料起像昆蟲掩蓋裝置的作用》,2017年11月)。然而,沒有實驗室˴器材˴或一組工程師,葉蟬正常地完成這科技奇跡---給自己提供人類祇是現在學會制作的保衛科技。

陳列的革新

人類真正是聰明,我們工程成就是令人十分驚訝!但我們設計和創新的能力祇是我們的設計者智慧的反映,祂工程的奇跡,我們若願意尋找它們,是可在我們周圍看見的。

下次,您看見極小昆蟲從葉跳到葉,花時間欣賞您真正所看:精確設計和工程的非凡實例˴以及生命的偉大工程師還有很多教導我們的提醒人的事物。