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透明的翅膀也坚韧

 大科技杂志社 2019-11-08

如果要我们写出几个描写昆虫翅膀特征的形容词,透明、轻薄以及易碎裂一定是很多人的首选对象。那些在阳光下甚至可以反射光亮的透明薄翼,的确是又薄又轻,然而却并不容易碎裂。

在炎热的沙漠中,生活着一种号称“昆虫中的马拉松选手”的蝗虫,它们可以凭借自己仅有人类发丝厚度十分之一的翅膀,飞越整片沙漠,甚至横跨大洋。在每次旅途当中,它们的翅膀都要扇动千百亿次,却不会因此而破损,这其中的奥秘究竟在哪呢?

科学家们在之前曾经猜测过,昆虫的翅膀之所以如此坚固,和构成翅膀的材料——角质层有很大的关系。作为自然界中最常见的生物材料之一,角质层的硬度可以跻身世界上最坚固材料的前列,就是因为角质层的存在,昆虫的四肢才能比人腿更坚硬。可是科学家在研究了昆虫的翅膀后,发现昆虫翅膀上的薄膜并没有人们之前猜测的那么坚固,至少比起昆虫的腿部来说,要弱得多。

那么到底是什么原因让昆虫的翅膀如此不易破损呢?科学家在观察了无数次录像之后,终于找到了答案。

如果你小时候曾经抓过蜻蜓,你就一定会记得,蜻蜓长而透明的翅膀上并非光滑透亮的,而是布满了交错的翅脉。这些脉络密密麻麻地分部在昆虫的翅膀上,将翅膀分割成一个又一个的小格子,而正是这些微小的格子使昆虫翅膀的韧性增加了足足50%。

这其中的原理和轮船底部的防水舱非常类似。我们都知道,一般的大型轮船的最下一层都是要布置防水舱的,也就是将舱底设置一些隔断,分成一些小舱。这样一来,如果大船遭遇剧烈碰撞而导致船底开裂,进水的也只是某一个防水舱而已,而其余的部分可以不受影响,轮船也仍然可以正常行驶。

昆虫的翅膀之所以坚韧无比,也是因为其翅脉起到了防水舱的作用,这样一来,即使翅膀受到了伤害,也能把伤害限制在最小范围呢。

不过昆虫翅膀上的翅脉也并非越多越好。因为翅脉过多会增加翅膀的重量,使昆虫飞行起来更加费劲。因此大自然让昆虫翅膀上的翅脉分布找到了一个最佳点,就是说,当一部分翅膀被破坏时,翅脉的分布正好能阻止裂纹的延伸就行了,不会再有更多的翅脉产生。

如果能够合理利用仿生学的技术原理,或许人类在不久的将来也能够创造出像昆虫一样坚韧又好用的“翅膀”。

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