吸入杯不会脱落 - 昆虫在暴雨中激发了工程解决方案

使用激光扫描共聚焦显微镜进行吸入器官。

净翼的MIDGE的水生幼虫有着独特的能力，在使用超强吸入器官的粗糙河流中易于移动。现代化的现代成像技术现已显示出复杂的细节中这些器官的结构，提供了对它们如何可靠地工作的洞察。2019年12月18日的调查结果，在BMC动物杂志中，可能会使开发更好的人造吸盘，这些吸盘在各种表面上表现良好。

幼虫能够在暴躁的高山河中迅速分离和重新连接到水下岩石中，这些河流可以速度快至每秒三米。他们高度专业的吸入器官如此强烈，只有超过600倍的体重才能分离它们。在这样的快速流动的水中使他们摆脱伤害的方式，因为竞争对手或掠夺者在这个挑战环境中不太可能存活。

“幼虫生活的河流的力量是绝对巨大的，他们使用他们的吸入器官以令人难以置信的力量来完善。如果他们让他们立刻席卷，“博士康说，博士说。剑桥大学的学生动物科学系和本文的第一作者。“他们根本不会被极端的水速度困扰 - 我们看到它们喂养并在各个方向上移动。”

研究人员发现，由特定肌肉控制的中央活塞用于产生吸力并使每个幼虫能够与岩石的表面形成非常紧密的密封。致密的微小毛发与岩石表面接触，有助于保持幼虫。当它需要移动时，其他肌肉在吸盘上控制一个微小的狭缝，拉动盘打开以允许抽吸器官分离。这是在任何生物系统中看到这种活跃的分离机制第一次。

该工作侧重于两种幼虫 - Liponeura Cinerascens和Liponeura Cordata - 在奥地利因斯布鲁克附近的最快流动的Alpine Rivers流程中发现。尽管只有跪在膝盖，但研究人员发现很难保持直立。他们发现的幼虫在水下岩石上放牧，显然是对洪流的洪流。

“这些天然结构已通过数百万年的进化进行了优化。我们希望从他们那里学习以创造更好的工程产品，“剑桥大学的比较生物力学专家沃尔特·费德勒博士说，剑桥大学的专家领导着研究。

通过与新材料研究所的同事合作，研究人员正在利用他们的调查结果来开发“生物启发”吸盘。目前的人工吸盘仅适用于光滑，清洁表面，如汽车挡风玻璃或洁净室内设施。水生网翅壁幼虫在粗糙的肮脏的表面上活着，但可以轻松走动。这种高度可靠的控制附件和脱离具有许多潜在的工业应用。

“通过了解幼虫的吸力器官如何工作，我们现在设想整个主持用于工程吸入杯的令人兴奋的用途，”Federle说。“可能存在医学应用，例如允许外科医生在精致的组织周围移动，或者像浆果采摘机等工业应用，其中吸盘可以在不粉碎它们的情况下挑选水果。”

净翼的Medges的水生幼虫令人着迷于一个世纪的昆虫专家。他们的吸力器官具有昆虫中录制的最高附着力。使用扫描电子显微镜，共聚焦激光扫描显微镜和X射线计算的微型断层扫描（Micro-CT），该研究揭示了ISE尺寸中吸气器官的内部结构，并为其功能提供了新的洞察。

参考：BMC Zoology.doi（BMC Zoology.doi）
10.1186 / s40850-019-0049-6