벌과 말벌한테서 볼 수 있는 놀라운 기관

뛰어난 공학 기술을 가진 종이 말벌

 

종이 말벌은 뛰어난 공학 전문가로 묘사되어 왔다. 왜 그러한 설명이 적절한가? 이름에서 알 수 있듯이, 말벌은 많은 방의 벌집을 만들고 관리하기 위해 그들이 만든 특별한 종이를 사용합니다.

 

첫째, 그들은 이곳저곳을 돌아다니며 나무, 울타리, 전신주, 그리고 건축 자재와 같은 죽은 나무와 식물로부터 섬유를 수집합니다. 그런 다음 셀룰로오스가 풍부한 재료를 씹고 단백질이 많이 함유된 끈적끈적한 침과 섞습니다. 반죽을 올바른 곳에 바르면, 그것은 마르고 가볍고 강하고 질긴 종이가 됩니다. 게다가, 말벌의 침에는 특별한 성분이 들어 있어서, 침이 섞여서 만들어진 종이는 열을 흡수하고 방출할 수 있습니다. 덕분에 쌀쌀한 날씨에도 벌집 온도가 제대로 유지된다. 종

 

이 말벌은 조심스럽게 입으로 집을 짓습니다. 완성된 종이 벌집은 우산 모양의 방수가 되고 작은 방들로 가득 차 있다. 각 방은 육각형으로 되어 있어 튼튼할 뿐만 아니라 공간 활용에도 장점이 있다. 습한 지역에 사는 말벌들은 방수되는 침을 더 많이 섞습니다. 반면, 말벌은 집을 지을 때 비바람을 어느 정도 피할 곳을 찾는다. 적당한 장소를 찾으면 매달 꼭지로 벌집을 만들어 전체 구조물이 아래를 향하게 한다. 인간이 종이를 만들 때 공기, 물, 또는 흙을 오염시키는 반면, 종이 말벌은 환경에 해를 끼치지 않습니다!

 

건축가와 연구자들은 우수한 건축자재를 개발하기 위해 말벌의 벌집을 연구하고 있다. 벌집을 구성하는 종이를 복사하면 가볍고 튼튼하고 유연하며 자연 상태에서 쉽게 분해되는 물질이 개발될 것으로 기대된다.

 

꿀벌들이 착지하기 위해 속도를 조절하는 방법

 

벌은 이리저리 날아다닌다 해도 어떤 각도에서든 문제없이 목표물에 가라앉을 수 있다. 당신의 비밀은 무엇입니까? 벌이 안전하게 착륙하기 위해서는 목표 지점에 도달하기 직전에 비행 속도를 거의 정지 상태로 줄여야 한다. 논리적으로 이를 위해서는 현재 속도와 목표 지점까지의 거리를 측정하고 그에 따라 속도를 조정하는 두 가지 요소가 필요합니다. 하지만 대부분의 곤충들에게, 그렇게 하는 것은 쉽지 않습니다.

 

눈 사이의 거리가 좁고 초점이 고정돼 있어 거리를 빨리 측정할 수 없기 때문이다. 꿀벌을 바라보는 시각은 눈을 통해 물체 사이의 거리를 계산하는 인간의 시각과는 매우 다르다. 꿀벌은 단순한 사실을 이용하는 것 같고, 물체에 가까워질수록 더 커 보인다. 또한, 물체에 가까워질수록 물체의 크기는 더 빠른 속도로 커집니다.

 

호주 국립대학교가 실시한 연구에 따르면, 꿀벌은 비행 속도를 줄여서 물체가 일정한 속도로 성장하는 것처럼 보인다고 합니다. 목표물에 도달할 때까지 거의 정지해 있어 꿀벌이 안전하게 착륙할 수 있다. 국립과학원 회보에는 이렇게 기술되어 있다. 꿀벌이 착지시 속도를 조절하는 방식은 간단하고 적용도 용이해 비행로봇의 착지 유도장치 개발에 이상적인 모델이다.

 

벌집에서 볼 수 있는 과학적 원리

 

꿀벌은 위 밑에서 분비되는 밀랍으로 벌집을 만듭니다. 연구원들은 그 벌집을 공학적인 걸작이라고 생각한다. 이유가 뭡니까? 수세기 동안, 수학자들은 건축 재료의 사용을 최소화하고 공간 활용을 극대화하기 위해 공간을 일반적인 삼각형, 정사각형 또는 다른 어떤 모양보다 육각형 모양으로 나누는 것이 더 낫다고 생각했다.

 

하지만 나는 그 이유를 논리적으로 설명할 수 없었어. 1999년, 토마스 C 교수. 헤일스는 그의 논문 "허니콤 추측"에서 이 구조의 이점을 수학적으로 증명했다. 그는 육각형을 사용하는 것이 최소한의 구조적 지지를 사용하여 공간을 균등하게 나누는 가장 좋은 방법이라는 것을 증명했다. 벌들은 육각형 구조물을 사용하여 방을 만듭니다.

 

주어진 공간을 최대한 활용할 수 있을 뿐 아니라 최소한의 왁스로 가볍고 튼튼한 집을 만들고 한정된 공간에 최대한의 꿀을 저장할 수 있다. 벌집이 "건축 공학의 경이"라고 불리는 것은 놀라운 일이 아니다. 오늘날, 과학자들은 강력하고 공간 효율적인 구조물을 만들기 위해 벌집을 모방한다. 예를 들어, 항공 기술자들은 더 강하고, 가볍고, 더 연료 효율적인 비행기를 만들기 위해 벌집 구조를 본뜬 패널을 사용한다.

 

나무에 구멍을 뚫는 송곳 산란관

 

암컷 송곳벌은 소나무에 알을 낳고, 과학자들은 그들이 알을 낳기 위해 사용하는 방법에 영감을 받아 더 안전하고 효과적인 수술 탐침을 개발했다. 송곳벌은 산란 파이프를 사용하여 소나무에 구멍을 뚫습니다. 산란관은 바늘처럼 생긴 관으로, "밸브"라고도 불리는 두 개의 맞물린 축이 있는데, 각각의 축은 진행 방향과 반대 방향으로 치아가 배열되어 있다.

 

첫 번째 축의 톱니가 나무에 박혀 있고, 이 축이 저항하는 동안 두 번째 축이 밀고 들어온다. 이번에는 두 번째 축의 톱니가 나무에 박혀 저항하는 사이 첫 번째 축이 밀려든다. 두 축의 고속진동이 번갈아 움직이면서 한쪽이 저항하는 상황에서 산란관은 최소한의 힘으로 나무껍질 아래 바깥쪽 재목을 20㎜가량 관통할 수 있다. 동시에 산란관이 휘거나 깨지지 않는다.

 

과학자들은 암컷 개벌의 산란관에서 영감을 받아 비슷한 원리로 작동하는 신경외과적 탐침의 프로토타입을 만들었습니다. 실리콘으로 만들어진 이 탐침의 바늘은 교대로 빠르게 움직이는 두 개의 축으로 이루어져 있고, 각각의 축은 최소한의 손상으로 뇌 깊숙이 침투할 수 있는 매우 미세한 치아를 가지고 있다. 그리고 그 장치는 또 다른 기능을 가질 것이다.

 

뉴사이언티스트는 "예를 들어 유연하지 않은 기존 수술 탐침과 달리 뇌수술을 할 때 매우 위험한 부위를 우회하면서 가장 안전한 경로를 따라 움직일 수 있을 만큼 기기가 유연해질 것"이라고 설명한다. 그러한 탐침을 사용하면 수술 중에 접근할 수 없는 부위에 도달하는 데 필요한 절개 횟수도 줄일 수 있습니다.