Ozubené kolieska pred ľuďmi vynašiel hmyz

Mnohí vynálezcovia hľadajú inšpiráciu v prírode. Napríklad let muchy výskumníci využili pri vývoji lietajúcich robotov.

13.09.2013 11:00
hmyz, ozubené kolieska, veda Foto:
Kôrár hnedý sa vyskytuje prakticky v celej Európe a počas dospievania na skákanie využíva systém ozubených koliesok na zadných nohách.
debata

Niekedy však vedcov prekvapí, že to, o čom boli presvedčení, že je výsledkom inžinierskeho dômyslu, príroda používa už dlhé veky. Takýmto prípadom sú aj ozubené kolieska, ktoré je možné nájsť v každej prevodovke, na každom bicykli či v hodinkách. Teraz sa však ukázalo, že mechaniku ozubených koliesok pri skákaní používajú mladé chrobáky kôrára hnedého (Issus coleoptratus), ktorý sa bežne vyskytuje aj na Slovensku.

Malcolm Burows a Gregory Sutton z Univerzity v Cambridgei urobili vysokorýchlostné videá kôrárov pri skákaní a podrobnejším skúmaním ich zadných nôh zistili, že silu odrazu im dodáva mechanizmus dvoch ozubených koliesok s 10 až 12 zubmi. Podľa vedcov ide o prvý objav mechanického prevodu v biologickej štruktúre. O svojich zisteniach informovali v žurnále Science. Ozubené kolieska pri skákaní používajú len mladé kôráre. Počas dospievania im postupne zanikajú.

Technika využitia ozubených koliesok funguje takto: Chrobák pred skokom zaprie koliesko na jednej zadnej nohe o druhé na druhej nohe. Potom obe kolieska pohybom končatín zatiahne, podobne ako sa naťahuje kohútik na kolte, a v takmer presne rovnaký moment ich uvoľní. To dáva kôrárovi výbušnú silu pre skok vpred. Tento pohyb má kôrár presne načasovaný. Jednou nohou pohne o 30 mikrosekúnd (1 mikrosekundu je milióntina sekundy) skôr ako druhou, aby zuby do seba perfektne zapadli.

„O ozubených kolieskach zvyčajne uvažujeme ako o niečom, čo je súčasťou strojov navrhnutých ľuďmi. Je to tak však len preto, že sme dosiaľ tento systém v prírode nehľadali,“ uviedol Sutton, ktorý momentálne pôsobí na Univerzite v Bristole. „Tieto ozubené kolieska však nie sú navrhnuté, ale vyvinuli sa na precízny, vysokorýchlostný strojček s dôrazom na synchronizáci­u,“ dodal.

Zatiaľ nie je jasné, prečo ozubené kolieska na pohyb využívajú len dospievajúce kôráre. Vedci sa však domnievajú, že časom môže dôjsť k poškodeniu zubov, ktoré už dospelému jedincovi nedorastú, a tak sa musí spoľahnúť na iný spôsob pohybu.

Vedci ďalej uvádzajú, že ozubené kolieska majú zhodne desať až dvanásť zubov a hmyz teda využíva prevodový stupeň 1:1. Na rozdiel od ľuďmi vyrobených koliesok, tieto sú asymetrické a zaoblené smerom k miestu, kde sa zuby stretávajú. To hmyzu bráni skákať dozadu, respektíve ho núti skákať smerom, ktorým je otočený.

© Autorské práva vyhradené

debata chyba
Viac na túto tému: #hmyz #veda #ozubené kolieska