飞虱是唯一已知的拥有齿轮机构的生物。 这 鞘翅目 是第一种正式描述其齿轮状机构的飞虱。 大部分物种在 发布 该属分布于欧洲、近东和北非。
根据一项新的研究,一种跳草昆虫 Issus coleoptratus 是第一个拥有功能性齿轮的生物。 当昆虫跳跃时,其后腿上的两个互锁齿轮有助于双腿同步。
飞虱的跳跃装备
每条腿都有一条由 10 到 12 个轮齿组成的弯曲条带,这些轮齿连接到昆虫的转子上。 Malcolm Burrows 在 1957 年描述了这些结构,但没有人证明这些齿轮可以工作。
昆虫的后腿有两种排列方式。 蚱蜢和跳蚤的腿在它们身体两侧的不同平面上移动,而冠军跳跃昆虫(如飞虱)的腿在它们身体下方的同一平面上移动。 因此,飞虱腿必须紧密连接。
如果双腿之间有轻微的时间差,那么身体就会开始旋转。
Malcolm Burrows,英国剑桥大学神经生物学名誉教授
根据 13 月 30 日出版的《科学》杂志详细介绍的研究结果,这些齿轮将后腿的运动同步到彼此之间大约 XNUMX 微秒内,这比神经系统所能达到的速度要快得多。
Burrows 注意到齿轮有时会相互滑过,但当它们最终啮合时,两条腿变得同步。
Burrows 对一只死飞虱进行了实验:当他拉动它的一条腿时,两条腿都迅速伸展。 因此,他声称骨骼系统的机制可以自行同步双腿。 (资源: 现场科学)
未成熟的飞虱使用什么样的齿轮?
只有未成熟的飞虱或若虫在最后的蜕皮过程中失去了齿轮。 成年飞虱通过腿部之间的摩擦达到与齿轮相同的效果。
根据 Burrows 的说法,成年人可能会放弃他们的齿轮,因为齿轮齿可能会断裂,从而危及昆虫的生存。 若虫在成年前脱落五六次外骨骼,可以修复损伤,而成年人只有一具身体。
成年人的身体更大、更刚硬,因此摩擦可能是他们同步双腿的更有效方式。
看到人类的一个又一个组成部分,机械工程也在生活世界中被发现,这是非常令人兴奋的。
Alexander Riedel,德国卡尔斯鲁厄自然历史博物馆馆长
还有一些其他动物具有类似齿轮的结构。 顾名思义,齿轮龟的壳上有一个装饰齿轮。 一些爬行动物有齿轮心脏瓣膜,这会增加血流阻力。 此外,一些昆虫有类似齿轮的旋钮,可以发出唧唧喳喳的声音。 然而,这些结构都不是传统意义上的齿轮。
Burrows 在德国一位同事的花园里第一次遇到了齿轮腿昆虫。 他在英格兰寻找他们,但找不到他们。 (资源: 现场科学)
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