Křídla jako origami

„Sluníčko, sluníčko, popojdi maličko,“ notuje se v populární písni. Jak to ale slunéčka dělají, že tak rychle dokážou přepnout mezi popocházením se zavřenými krovkami, kryjícími pečlivě složená křídla, a plným letem? To se podařilo zjistit týmu vedenému Kazuyou Saitem z Tokijské univerzity.

Potřeba slunéček skrýt po letu zadní blanitá křídla pod krátké pevné krovky vyžaduje dosáhnout dvou protichůdných požadavků: pevnosti, nezbytné pro stabilní let, a poddajnosti křídla pro snadné skládání a uložení v kompaktním tvaru. Konkrétní mechanismus, jakým se zadní křídla sbalují, však zůstával nejasný především kvůli faktu, že slunéčka před složením křídel zavírají krovky, a tak znemožňují pozorovat procesy odehrávající se pod nimi.

Obrázek rozbaleného a sbaleného křídla slunéčka získali výzkumníci pomocí mikrotomografie. Detailní videozáběry z výzkumu lze nalézt na 1url.cz/5td94.Snímek Kazuya Saito, 2017

Aby skládání křídel mohli zaznamenat vysokorychlostní kamerou, transplantovali vědci živým slunéčkům sedmitečným průhledné krovky vytvořené z pryskyřice tvrzené ultrafialovým světlem, používané v nehtové kosmetice. Zjistili, že na sbalování se spolu s dříve popsanými pohyby zadečku významně podílejí také okraj a spodní povrch krovek. Jeho zakřivení odpovídá charakteristickému tvaru žilek v zadní části křídel. Detailní vzhled zadního křídla a výztuh umožňujících skládání křídla prozkoumal japonský tým pomocí mikrotomografie. Ukázal, že důležitou roli v skládacím mechanismu hrají elastická kostra křídla, podobná svinovacímu metru, a linie na ploše křídla, podobné japonským papírovým skládačkám origami.

Rozbalení křídel před vzlétnutím je velice rychlé, trvá asi desetinu sekundy. Po přistání slunéčko nejdříve obě krovky zavře, vzápětí začne zadní křídla skládat a srovná je tak, že vyčnívají jen jejich konce. Opakovaným zvedáním zadečku poté slunéčko nasouvá křídla pod krovky. Natlačením každého křídla na okraj a vnitřní plochu krovky utvoří dva příčné přehyby, z nichž se apikální přehyb pomocí pěchovacích pohybů zadečku postupně převalí až k vrcholu křídla. Pak se uprostřed křídla vytvoří jakési překládací centrum kosočtverečného tvaru, umožňující nakonec přeložit křídlo ve dvou ohybech do tvaru písmene Z. Celý proces trvá broukovi jen asi dvě sekundy.

Pochopení propracovaného systému sbalování a rozbalování křídel slunéček může významně obohatit inovativní design v celé řadě výsuvných struktur – počínaje solárními panely kosmických sond přes mikroskopické chirurgické nástroje až třeba po běžné použití u deštníků a vějířů.

Saito K. et al., PNAS 2017, DOI: 10.1073/pnas.1620612114