作者:高嘉玮 冯丽妃 来源:中国科学报 发布时间:2023/3/8 22:29:52
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叶蝉“超推进”代谢方式带来仿生学研究新思路

 

美国科研人员发现,叶蝉会以超推进的方式形成尿滴进行排泄,喷射“叶蝉雨”,来节约排泄过程的能量。这一发现或能启发以昆虫为灵感的节能自净结构和软体机器引擎的工程学设计。研究论文近日发表于《自然—通讯》。

叶蝉只有毫米大小,饮食结构中95%都是水,而且营养成分比例很低。为了靠这种饮食方式生存下去,叶蝉需要用大块肌肉和高效的消化系统提取并过滤大量的植物汁液。

当叶蝉排泄时,肛门触须会向腹侧弯曲,以便为尿液腾出空间。当尿滴的尺寸逐渐增大,并接近其最佳直径时,触须会将尿滴高速喷射出去。它们每天的排泄量高达其自身体重的300倍,相比之下,人类每天排泄量只有体重的2.5%左右。

佐治亚理工学院的Saad Bhamla和合作者发现,叶蝉能够暂时将肛门触须的频率与尿滴排泄频率相匹配,形成单次喷射机制,且每次尿滴的发射速度比触须本身快 1.4 倍。这是一种超推进方式,指振荡表面能以高于振荡表面的速度向上挤出液滴。这与其他动物的排泄物处理机制不同,比如蝉科动物使用的喷流方式。

该研究发现为设计节能的自清洁结构和软体机械引擎提供了新思路。

蓝绿叶蝉的“高推进”代谢。图片来自:BhamlaLab

相关论文信息:

https://doi.org/10.1038/s41467-023-36376-5

 
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