Zo werken de vleugels van het lieveheersbeestje

Hoe lieveheersbeestjes die grote binnenste vleugels opvouwen is altijd een mysterie geweest. Het was simpelweg niet te zien vanwege de gekleurde buitenste vleugels van het beestje. Onderzoekers hebben met behulp van een transparante nepvleugel inzicht gegeven.

Een lieveheersbeestje heeft vier vleugels; de twee buitenste ‘dekschilden’, die vroeger voorvleugels waren, maar in de loop der tijd hun vliegfunctie hebben verloren, en de twee binnenste ‘vliesvleugels’, die gebruikt worden om daadwerkelijk mee te vliegen. Japanse onderzoekers waren benieuwd hoe de binnenste vliesvleugels precies worden opgevouwen. Ze verbaasden zich erover dat deze vleugels stevig genoeg zijn om mee te kunnen vliegen, maar dat ze ook flexibel genoeg zijn om in zo’n kleine ruimte te worden opgevouwen.

Dilemma van de ondoorzichtige dekschilden

Om te bekijken hoe de vliesvleugels worden weggestopt, moesten de onderzoekers zicht hebben op wat er onder de dekschilden gebeurde. Het verwijderen van de dekschilden was echter geen optie omdat die zelf onderdeel zijn van het opvouwmechanisme. Ze moesten dus zorgen dat ze door het dekschild heen konden kijken.

Ze verwijderden het dekschild van een lieveheersbeestje en maakten een replica. Als materiaal gebruikten ze transparant hars dat ook in de schoonheidsindustrie gebruikt wordt voor nagels en uithardt onder ultraviolet licht. Met grote precisie plaatsten ze het nepdekschild op de plek van de originele. Het beestje kon zijn vleugels weer gebruiken alsof er niks aan de hand was.

Vorm van dekschilden komt overeen met de aders in de vliesvleugels

De onderzoekers ontdekten, onder andere door een driedimensionale scan te maken van de vleugels, dat de dekschilden een grote rol spelen bij het oprollen van de vliesvleugels. De bolling van de dekschilden komt namelijk overeen met de kromming van de aders in de vleugels. Als de vliesvleugels naar binnen worden getrokken nemen ze de vorm aan van de dekschilden, waardoor ze als het ware worden opgerold en in een specifieke vouw worden gedwongen.

Tegelijkertijd geven deze aders ook de stevigheid aan de vleugels tijdens het vliegen. De onderzoekers vergelijken de kromming van de aders met een rolmaat. Het lint van een rolmaat heeft ook een kromming die dwars over het lint loopt. Als het lint uitgerold wordt blijft deze stevig vanwege deze curve.

Opvouwtechniek interessant voor ingenieurs

Het opvouwmechanisme van de lieveheersbeestjes zou interessant kunnen zijn voor het maken van apparaten waarbij structurele stabiliteit samen moet gaan met het veranderen van de vorm van de apparaten, bijvoorbeeld om een groot apparaat makkelijk – in compacte vorm - te kunnen vervoeren en op plaats van bestemming ‘uit te vouwen’. Denk dan aan schotelantennes, of medische instrumenten, maar ook een nieuw soort paraplu, of compacte ventilator zou in het verschiet kunnen liggen.

Bron: Kazuya Saito et al, PNAS 15-05-2017

Dit artikel werd verzorgd door de wetenschapsredactie van De Kennis van Nu (NTR).

Radio 1 houdt je dagelijks op de hoogte over de laatste ontwikkelingen in de wetenschap

Maandag t/m vrijdag rond 16.20 uur in Nieuws en Co
Dinsdag en vrijdag rond 10.50 uur in de Ochtend