Aavikkomuurahaiset rakentavat maamerkkejä auttaakseen löytämään tiensä kotiin

Kuva; Markus Knaden, Max Planck Institute for Chemical Ecology.

Joel Kontinen

Aavikkomuurahaislaji rakentaa kumpuja navigoinnin maamerkeiksi. Ne auttavat niitä löytämään tiensä kotiin muuten tasaisessa Saharassa.

Aavikkomuurahaiset ovat kuuluisia suunnistustaidoistaan. Monet niistä kulkevat pitkiä matkoja kerätäkseen ruokaa siirtokuntaansa. Mutta nämä ravinnonhakumatkat ovat erityisen pelottava tehtävä Cataglyphis fortisin kaltaisille muurahaisille, jotka elävät Tunisian suolatasangoilla ja joiden on siksi löydettävä sormenpaksuiset sisäänkäynnit maanalaisiin pesiin ilman maamerkkejä, kuten kasveja, kukkuloita ja vesistöjä.

Markus Knaden Max Planck Institute for Chemical Ecologysta Saksasta ja kollegat päättivät tutkia C. fortisin rakentamien kumpujen tarkoitusta havaittuaan niiden vaihtelevan korkeuden. Suolapannun pensaiden peittämillä reunoilla pesien läheisyydessä olevat kummut olivat tuskin havaittavissa, kun taas keskellä olevat kummut saattoivat nousta yli 25 senttimetrin korkeuteen, mikä viittaa siihen, että ne olivat tärkeitä navigoinnin kannalta.

Aavikkomuurahainen juoksee niin nopeasti, että se kulkee 100 kertaa kehonsa pituuden sekunnissa.

Tutkijat aloittivat seuraamalla hyönteisten sijaintia GPS:llä ja havaitsivat, että niillä on korkea kuolleisuus. Pisimmillä matkoilla, jotka olivat yli 2 kilometriä, noin 20 prosenttia muurahaisista ei päässyt takaisin pesään, vaan kuoli paahtavassa helteessä.

Tutkijat seurasivat muurahaisia 16 pesässä. Joidenkin pesien läheltä poistettiin osa viereisistä kummuista ja toisista tutkijat poistivat kaikki jätti ympäristön kummut. He havaitsivat, että kumpujen poistaminen lisäsi 250–400 prosentin todennäköisyyttä, että muurahaiset eivät löydä tietä kotiin. Lähes kaikissa tapauksissa ravinnonhakijoiden pesäkaverit alkoivat nopeasti rakentaa uudelleen puuttuvia rakenteita.

Kun Knaden ja hänen tiiminsä korvasivat kummut keinotekoisilla maamerkeillä – suurten sammuttimien kokoisilla mustilla sylintereillä – he havaitsivat, että muurahaiset eivät rakentaneet kumpuja uudelleen. "Tällaisen pesämäen rakentaminen on valtava työ. Satoja muurahaisia työskentelee koko yön”, Knaden sanoo. "Joten ne eivät tee sitä, jos niiden ei ole pakko." Keinotekoisten maamerkkien avulla muurahaiset kulkivat suorempia polkuja kotiin, kuten ne tekivät ennen kumpujen tasoittamista.

"Olemme tottuneet löytämään lukemattomia tapoja, joilla hyönteisetsijät käyttävät älykkäitä temppuja auttamaan tehokkaassa navigoinnissaan, mutta olin hieman hämmästynyt, kun tämä ulottui pesäarkkitehtuuriin", sanoo Paul Graham Sussexin yliopistosta.

Jäljellä oleva mysteeri on, kuinka siirtokunta seuraa, milloin se tarvitsee uusia maamerkkejä. C. fortis -yhdyskunnissa on työnjako, joten vanhemmat ravintoa etsivät muurahaiset voivat ilmoittaa rakentamisesta vastaaville nuorille muurahaisille, että he tarvitsevat maamerkkejä. Tai se voi olla nuorempien muurahaisten aloite nähdessään vanhemman siirtokuntakumppaninsa vaikeuksia palaamisesta.

Lähde;

Wetzel,  Corryn, 2023. Desert ants build landmarks to help them find their way home, New Scientist 31.5.

Robotin käsi voi tarttua mihin tahansa lämpimiin kohteisiin

 Kuva: Swee Ching Tan.  

Joel Kontinen

Pehmeästä muovista valmistetut robottitarttujat sulavat lämmössä, mutta puinen vaihtoehto hoitaa homman ihan hyvin.

Useimmat robottikäsitarraimet on valmistettu pehmeästä muovista, joka voi poimia esineitä vahingoittamatta niitä, mutta se sulaa korkeissa lämpötiloissa, tai metalleista, joissa on monia liikkuvia osia, jotka ovat jäykkiä ja monimutkaisia käyttää.

Puusta valmistettua robottia voidaan käyttää erittäin kuumissa ympäristöissä ja se säilyttää silti herkän kosketuksen. Singaporen kansallisen yliopiston Swee Ching Tan ja hänen kollegansa ovat kehittäneet puisia tarttuja, jotka on valmistettu 0,5 millimetrin paksuisista kanadalaisen vaahteran palasista.

Tässä on kyse älykkäästä suunnittelusta, On entistä vaikeampaa olla huomaamatta älykästä suunnittelua luonnossa. Hiljattain Nature julkaisi tutkimuksen hämähäkin silkistä. Artikkelin kieli oli yllättävää:

Naturen mukaan “optimaalisen funktion takaava erinomainen [exquisite] suunnittelu” on tunnusomaista luonnon materiaaleille. Kirjoittajat mainitsivat verisuonten joustavuuden, luun lujuuden ja helmiäisen vahvuuden esimerkkeinä tällaisesta suunnittelusta.

Artikkelin varsinainen aihe oli hämähäkin silkin ominaisuudet. Hämähäkin verkossa on ”ylivertaisia mekaanisia ominaispiirteitä”, joita myös insinöörien tulisi hyödyntää tuotekehittelyssään.

 Lähde:

Wilkins, Alex, 2023. Wooden robot hand can lift objects and withstand high temperatures, New Scientist 4. 3. 

Krokotiilin nahka kestää mekaanisia vaurioita

 

Kuva: Tosporn Preede/Alamy.

Joel Kontinen

Krokotiilin iho on sitkeä, mutta myös joustava. 

Materiaalit, jotka on suunniteltu kestämään mekaanisia vaurioita, kuten pistohaavoja tai pistoja, ovat usein jäykkiä, raskaita tai hengittämättömiä tiheiden kuitujen vuoksi, jotka tekevät niistä vaikeita lävistää. Tämä voi vaikeuttaa käytännön panssarin tai vaatteiden luomista niistä.

Krokotiilin nahan kaltaiset joustavat vartalosuojat kestävät pistoja ja viiltoja. Krokotiilin laatoitettujen suomujen inspiroima kova materiaali voisi olla hyödyllinen panssarina tai varusteiden peittämiseen, koska se kestää pistoja, viiltoja ja hankausta. Sitä voitaisiin käyttää panssarina vaarallisissa teollisuusympäristöissä tai kestävien kenkien valmistukseen.

Älykäs suunnittelu on antanut esimerkiksi krokotillin nahalle ominaisuuksia, joita niillä ei tosielämässä ole. 

Esimerkiksi majavan turkki inspiroi parempia märkäpukuja.  

Lähde: 

Wilkins, Alex . 2023. Crocodile-like body armour resists stabbing and cuts. New Scientist 20. 1. 

 

Tulikärpäsen kehittämä ääntely karkottaa lepakot

 

Kuva: Shutterstock.

Joel Kontinen

Tel Avivin yliopistossa (TAU) tehdyssä uudessa tutkimuksessa löydettiin mahdollinen tulikärpäsen kehittämä suojamekanismi suojaksi tulikärpäsiätulikärpästen bio pyydystäviä lepakoita vastaan.

 Tämän tutkimuksen idea syntyi vahingossa toisessa tutkimuksessa, jossa seurattiin kaikua - esineiden löytäminen heijastuneen äänen avulla. Se antaen eläimille mahdollisuuden liikkua pimeässä, navigoida, metsästää, tunnistaa ystäviä ja vihollisia ja välttää esteitä, kertoi johtaja prof. Yossi Yovel TAU:n Sagol-neurotieteiden korkeakoulun jäsen ja konetekniikan korkeakoulun ja eläintieteiden korkeakoulun jäsen biotieteiden tiedekunnassa

”Vaeltelimme trooppisen metsän ympärillä mukanamme mikrofoneja, jotka kykenivät tallentamaan lepakoiden korkeat taajuudet, kun yhtäkkiä havaitsimme tuntemattomia ääniä samankaltaisilla taajuuksilla, joita tulikärpäset tuottivat", hän sanoi. Tutkimuksen mukaan tulikärpäset tuottavat voimakkaita ultraääniääniä - ääniaaltoja, joita ihmiskorva, ja mikä tärkeintä, tulikärpäset itsekään eivät havaitse.

Tutkijat olettavat, että nämä äänet on tarkoitettu lepakoiden korville, pitäen ne poissa myrkyllisistä tulikärpäsistä ja toimivat siten eräänlaisena ”musiikkipanssarina”. Tulikärpänen ei ole kärpäsen vaan kiiltomato.

Tutkimus on jälleen osa biomimetiikan sovellusta.

Lähde:

Siegel-Itzkovic, Judy, 2021- fireflies seem to have protective ‘musical armor’ against bats that want to eat them, according to Tel Aviv university researchers .Israel 365 News,  5.4. 

 

Droneiden siipirakenne hyötyy sudenkorennon keinosta oikaista itsensä ilmassa

 

Joel Kontinen

Sudenkorennot voivat liukua, lentää taaksepäin ja liikkua jopa 54 km/h metsästäessään tai lentäessään saalistajia pakoon - mutta kuten kaikki lentävät olennot, ne voidaan saada pois tasapainosta ja jopa ylösalaisin.

Monet maalla elävät eläimet, kuten kissat, ja ilmakehän eläimet, kuten ilmatyyppikärpäset, pyörittävät itsensä putoamisen yhteydessä pään ja hännän akselin ympäri. Tämä tunnetaan nimellä pyöritys. Uudessa tutkimuksessa, joka julkaistiin Proceedings of the Royal Society B:ssä, London Imperial Collegen tutkijat ovat havainneet, että toisin kuin monet tähän mennessä dokumentoidut eläimet, sudenkorennot suorittavat useimmiten ylösalaisin kääntyviä käänteitä, jotka tunnetaan nimellä `` pitching '', oikaistakseen itsensä ylösalaisin olevista asemista ilmassa.

Tulokset voivat auttaa insinöörejä sisällyttämään tämän ominaisuuden droonien siipirakenteeseen. Tutkijat havaitsivat myös, että sudenkorennot suorittavat saman oikaisun ollessaan tajuttomana, mikä viittaa siihen, että vasteella on suuri osa passiivista vakautta - sellainen lentomekanismi, joka antaa lentokoneiden liukua, kun moottorit sammutetaan.

Sudenkorento on elävä fossiili, joka ei ole muuttunut  150 miljoonaan vuoteen.

Lähde:

Brogan, Caroline  2021, Dragonflies perform upside down backflips to right themselves. Imperial College London 10.2,

Biomimetiikka mereneläimissä: tutkija suunnittelee pieniä robotteja

 

Kuva: Bernard Picton, CC BY SA 3,0. :

  

Joel Kontinen

Meren elämä on ihanaa. Sen asukkaat eivät noudata  maanpäällisiä ohjeita vaan tekevät niin kuin haluavat. Joskus ne houkuttelevat eläintieteilijät kirjoittamaan niistä.

Jotkut meren etanat nousevat veden läpi räpyttämällä kalmarisia lisäosia edestakaisin, samoin kuin perhossiivet - nyt tutkijat ovat havainneet, että etanan kuoren muoto auttaa heitä myös etenemään meressä.

Uusi tutkimus, joka julkaistiin 7. syyskuuta Frontiers in Marine Science -lehdessä, osoittaa, että suuret etanat, joilla on ohuet, pitkänomaiset kuoret, leikkaavat veden paremmin kuin pienet etanat, joilla on pyöreät kuoret. Pienet etanat uivat osittain hitaammin pienten siipiensä vuoksi, mutta myös niiden koko ja nopeus aiheuttavat sen, etteivät ne pysty helposti voittamaan ympäröivän veden vastustusta, tutkimuksen kirjoittaja David Murphy, apulaisprofessori Mekaanisen laitoksen osastolta Engineering of University of South Florida, kertoi WordsSideKick.com sähköpostitse. "Suuremmat etanat voivat helposti voittaa tämän viskositeetin vaikutukset" tai veden vastustuksen, ja virtaviivaiset kuoret leikkaavat veden vielä helpommin, hän sanoi.

Virtaviivaiset etanat liukuvat veden läpi samalla tavalla kuin lentokoneen siipi ilmassa.

Vaikka suuret etanat uivat nopeammin kuin pienet, kaikki kirjoittajien tutkimat yhdeksän etanalajia kulkevat samanpituisia matkoja ruokaa etsiessään. Etanat, joiden pituus on noin 0,03–0,5 tuumaa (0,9–13,1 millimetriä), kulkevat kukin 50–300 metriä (162–984 jalkaa) päivässä, uivat kohti pintaa ruokailemaan yöllä ja vajoavat alas lepäämään päiväksi.

Uidessaan etanat voivat liikkua 1-24 kehon pituutta sekunnissa. Ne nousevat siksak-spiraalissa. Ne liukuvat alas pienessä kulmassa samalla nopeudella. Suuret etanat liukuvat sulavasti veden läpi, kun ne uppoavat pitkänomaisten kuoriensa ansiosta.

Seitsemän tutkimukseen sisältyvää etanalajia tunnetaan "meriperhona" siipiensä vuoksi. Aikaisemmissa tutkimuksissa Murphy ja hänen kollegansa havaitsivat, että meriperhot liikuttavat siipiään kahdeksankuviona, samankaltaisesti kuin hedelmäkärpäset.

Murphy ja hänen laboratorionsa tutkivat eläimiä, jotka lentävät sekä veteen, että sieltä pois, ja he aikovat suunnitella pieniä vesi- ja ilma-aluksia, joita inspiroivat erilaiset organismit. Ajoneuvoja "voitaisiin käyttää monissa erilaisissa sovelluksissa. Esimerkiksi ne voisivat viedä tietoja veden pinnan alle ja sitten ponnahtaa takaisin ilmaan tietojen siirtämiseksi", hän sanoi.

Lähde:

Lanese, Nicoletta. 2020, These sea snails fly like butterflies, sink like hang-gliders (VIDEO).  Live Science 7.9.