Насекомых обычно не любят, а иногда и боятся. Однако слава кусачих вредителей за ними закрепилась совсем несправедливо. Лишь один процент букашек невольно вредит людям, остальные – приносят большую пользу. Наблюдение за насекомыми помогло ученым найти множество ценных инженерных решений.
Освещать дома эффективно
Жучки светляки используют свои фонарики преимущественно в любовных делах. КПД их лампочки необычайно высок: в световые лучи преобразовывается 87-98% энергии, в том время, как у лампы накаливания 0 всего 5%! Такая эффективность не одно десятилетие привлекала внимание ученых мужей. Они выяснили, что животик жука светится благодаря реакции окисления светоносного пигмента люциферина. Открытие этой реакции уже нашло применение в медицине и биологии для научных исследований, а также контроля качества продуктов питания.
Корейские физики обратили внимание еще на одну интересную деталь – строение «фонарика» светляка. Это колпак из наноструктур, по форме напоминающих стиральную доску с такой же прозрачностью, как у воздуха. Именно поэтому жуку для производства яркого света не надо тратить много сил.
Ученые Института передовой науки и технологий Южной Кореи даже создать аналог «лампочки» светляка в лаборатории. Они сделали форму из пластика с таким же узором и выемками, залили форму прозрачной смолой и высушили. Получились пластиковые колпачки, которые проводят свет также хорошо, как «оригинал»: более 98%. А это на грани возможного с точки зрения оптики! Теперь корейские ученые занимаются адаптацией технологии к применению в медицинских приборах, фотовспышках и простых лампах для освещения.
Водить машину без аварий
Компания Nissan взяла на вооружение особенности шмеля. Угол обзора глаз насекомого – 300 градусов, в два раза больше человеческого. Принцип его строения инженеры Nissan использовали при создании лазерного дальномера, способного обнаруживать препятствия на расстоянии до 200 метров и отправлять сигнал бортовому компьютеру, который моментально поменяет направление или скорость движения.
А биологи Австралийского национального университета взялись за разгадку секрета муравьиного астрокомпаса. Эти насекомые прекрасно ориентируются на местности и четко следуют маршруту, проложенному собратьями. При этом схемы движения в мураьином сообществе весьма сложные и запутанные, ведь в одной семье может проживать от 4 тысяч до нескольких миллионов особей. Биологи уверены, что понимание навигации мурашек поможет наладить безопасное движение на дорогах в крупных городах.
Охлаждать дома
Способ эффективного и естественного охлаждения высоток и офисных зданий архитекторы подсмотрели у африканских и австралийских термитов: ведь как бы ни было жарко на поверхности, внутри термитника (который может быть от 2 до 12 метров в высоту) всегда сохраняется комфортная температура. Оказывается, возводя пирамиду из песка, глины и древесных щепок, термиты предусматривают в конструкции своеобразные «дымоходы» и «вентили» на поверхности насыпи. Открывая и закрывая их, термиты способствуют движению воздуха: холодный – втягивается и поступает на нижние ярусы, а горячий – как и положено, вылетает в трубу. По такой технологии уже построено несколько зданий в Арабских Эмиратах и Гонконге. Термитный кондиционер позволяет на 15-20% уменьшить затраты энергии на охлаждение здания.
Добывать воду в пустыне
В пустыне Намиб обитает жук-чернотелка. Он выживает в экстремальных условиях только потому, что умеет добывать воду из горячего воздуха песчаных дюн. Исследователи из Массачусетского технологического института (США) установили, что панцирь жука состоит из поверхностей двух типов. Один – притягивает влагу (за счет множества впадин и выростов вода быстрее конденсируется), второй – отталкивает (она идеально гладкая). Собирая влагу, жук стоит по направлению к ветру, головой вниз, вода конденсируется, капли по желобкам скатываются ко рту жука. Так он получает воду, объем которой сопоставим с 40% собственного веса насекомого.
Компания NBD Nano, создав аналогичный материал в лаборатории, сконструировала бутыль, которая за час собирает из воздуха до 6 литров воды. Устройство может решить проблему питьевой воды во многих регионах, где доступ к ней ограничен.
Загадки, которые еще предстоит разгадать
Супер-сверло
Насекомые-наездники имеют чудесный инструмент - сверло. Будучи миниатюрным, оно весьма прочное, никогда не ломается и не тупится. Жук легко делает даже в довольно прочной древесине отверстия глубиной 5–6 см! Инструмент к тому же имеет устройство автоматического удаления опилок. Если удастся разгадать секрет этого механизма, человек получит совершенно новый уникальный инструмент для работы на земле и в космосе.
Биоанализатор
Есть идея создать искусственный нос, который будет работать по принципу анализаторов насекомых. Именно они обладают сверхчувствительным обонянием и способны почувствовать мизерные доли химических веществ на значительных расстояниях. Пока разгадки феномена нет. Но если решение будет найдено, искусственный нос будет не только искать наркотики, но сможет определить, есть ли вредные примеси в продуктах, воде и воздухе, а также создавать новые уникальные ароматы в парфюмерии.
Биомеханика
Кузнечики с зубчатой передачей
Оказывается суставы кузнечиков работают по принципу, который в механике называют зубчатой передачей. Ученые рассмотрели крошечные шестеренки в суставах насекомого благодаря съемке высокоскоростной камерой, которая делает 5 тыс. кадров в секунду. Как выяснилось, именно этот механизм позволяет кузнечику делать большие прыжки и отрываться от земли со скоростью 4 метра в секунду. Получить такой же результат за счет управления нервными импульсами невозможно. Это открытие наделало много шума в среде зоологов, ведь доселе случаев обнаружения у животных подобных механических структур не было.
