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海上滑板者是灵感的超级源泉

海上滑板者是灵感的超级源泉

微小的海洋溜冰者,作为昆虫的海洋先驱,可能掌握着开发改进的防水材料的秘密。KAUST的一项研究还提供了对这种昆虫的物理特征的深入了解,包括覆盖在它身上的毛发和蜡质涂层,以及它躲避海洋危险的运动。

“我们的多学科研究是第一次溜冰者的调查两个海洋物种的栖息Halobates germanus,和沿海相比,h . hayanus”吉奥莉?Mahadik说红海研究中心,从事该研究与同事,Himanshu Mishra的监督下,卡洛斯Duarte和Sigurdur Thoroddsen。“我们想要了解这些昆虫是如何进化到能在严酷的海洋环境中生存下来的,而其他昆虫则在这种环境中失败了。”

面对惊涛骇浪、紫外线辐射、雨水、咸水、掠食性鸟类和鱼类,昆虫需要一套特殊的适应性才能在海洋中生存。研究小组从KAUST的红海和沿海红树林泻湖捕获了这两种海洋生物,并使它们适应了水族馆的环境。

Mahadik说:“在实验室中保存海洋盐是很困难的,在我们得到正确结果之前,我们经历了大量的试验和错误。”“这些昆虫是同类相食的,所以让它们吃得好是很重要的。我们花了好几个小时的时间来捕捉它们的自然行为,因为它们经常跳来跳去。”

研究人员使用高分辨率成像设备,包括电子显微镜和超快摄像,来研究这些昆虫在躲避模拟雨滴和捕食者时的不同体毛、梳理行为和动作。昆虫的身体覆盖着不同形状、长度和直径的毛发,它分泌出一种高度防水的蜡状混合物,用来梳理自己。

“最细小的毛发形状像高尔夫球棍,被紧紧地扎在一起,以防止水分进入它们之间。”来自加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所的合著者兰娜·程说。

“在静息状态下,这种昆虫的整个腿面甚至连5%都没有与水接触;所以它实际上是在空中盘旋。”Mishra说。

如果水滴落在它们身上,它们就会滚落下来,或者,就像KAUST的团队在摄像机中捕捉到的那样,昆虫会跳起来,翻筋斗来掉落水滴。研究人员对它躲避捕食者和海浪的速度感到惊讶。

海上滑板者是灵感的超级源泉

“从水面起飞时,我们观察到H. germanus在400米/s2左右加速,”Thoroddsen说。相比之下,猎豹和尤塞恩?博尔特(Usain Bolt)的顶部加速度分别在13米/s2和3米/s2处逐渐减弱。这种非凡的加速度是由于昆虫的微小尺寸和它压在水面上的方式,就像使用蹦床,以促进它的跳跃。”

研究小组的材料科学家对这种昆虫分泌的蜡非常感兴趣,他们正在探索液体驱蚊技术的新方法。这种昆虫的毛发结构也为新材料的设计提供了信息。

Mishra说:“受到卤代烃蘑菇状毛发的启发,我们团队正在开发更环保、低成本的技术,以减少摩擦阻力和膜污染。”

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