Verdedigingsmechanisme van dove motten kan inspiratiebron zijn voor ingenieurs

Vleermuizen vertrouwen op echolocatie om hun vliegende prooien te vinden en te vangen. Insecten die ’s nachts actief zijn hebben dus een heel scala aan verdedigingsmechanismen ontwikkeld om dat systeem te omzeilen. Veel zijdevlinders vertrouwen bijvoorbeeld op een soort geluidsabsorberende mantel waardoor ze ‘verdwijnen’ van de sonar van vleermuizen.  Sommige grote nachtvlindersoorten hebben reflecterende lokstoffen die vleermuisaanvallen wegleiden van hun lichaam richting de uiteinden van hun vleugels.

Daarnaast spelen de oren van insecten een belangrijke rol in hun verdediging. Hiermee kunnen ze namelijk echolocatiegeluiden van vleermuizen opvangen en wegvliegen. Ze kunnen ook hun zintuiglijke waarneming van de locatie gebruiken om een aanvallende vleermuis te bestoken met ultrasone geluiden die haar sonar verstoren.

Er zijn echter veel motten die te klein zijn om zich te beschermen met lokstoffen  of geen gevaar kunnen detecteren, omdat ze geen oren hebben. Hoe beschermen zij zich dan tegen een vleermuisaanval?

Op die vraag zochten en vonden Britse onderzoekers een antwoord. Ze ontdekten dat ook dove motten, zoals stippelmotten, akoestische signalen inzetten als verdediging tegen vleermuisaanvallen. In hun achtervleugels bevindt zich namelijk een kleine structuur die een krachtig ultrasoon signaal creëert dat de sonar van vleermuizen verstoort.

De motten zijn zich niet bewust van dit verdedigingssysteem en kunnen het dus ook niet controleren, want ze hebben geen gehoororgaan. Het geluidsproductiemechanisme is gekoppeld aan het flapperen van hun vleugels.

Beschermd door te flapperen

Wanneer je de vleugels van een stippelmot onder een microscoop bekijkt, onderscheidt één deel zich duidelijk van de rest. Het opvallende deel is glad en haarloos en bevindt zich naast een gegolfde structuur, terwijl het grootste deel van de vleugels bedekt is met kleine haartjes en schubben. Die gegolfde structuur produceert een geluid met de perfecte frequentie om vleermuizen in de war te brengen.

Geluid ontstaat door drukgolven die zich door een medium verplaatsen, zoals lucht, waarbij trillingen nodig zijn om deze geluidsgolven te produceren. Een bekend voorbeeld van hoe trillingen geluid kunnen versterken, is de werking van een drum, waarbij een vel strak over een holte gespannen is. Wanneer dit vel wordt aangeslagen, trilt het en versterkt het de geluidsgolven in de lucht eromheen.

De vleugels van stippelmotten maken gebruik van een vergelijkbaar mechanisme. De heldere vlek op hun achtervleugel fungeert als het trommelvel, terwijl de gegolfde structuur van de vleugel de rol van trommelstokjes op zich neemt. Wanneer motten vliegen, zorgen bewegingen van de vleugel ervoor dat de ribbels achtereenvolgens ‘knappen’. Dat leidt tot trillingen van de heldere vlek die het volume van het geproduceerde geluid, het waarschuwingssignaal, versterken.

Sommige mottensoorten met oren kunnen gelijkaardige waarschuwingsgeluiden produceren, maar de stippelmot is de enige mot waarvan we weten dat die het drumprincipe toepast.

Toepassingen

Het beschermingsmechanisme van motten zonder oren kan een bron van inspiratie zijn voor nieuwe technologieën. Zo kan de vleugelstructuur van de stippelmot ingezet worden bij de veiligheidscontrole van infrastructuur. De vleugelstructuur kan namelijk de basis vormen voor akoestische structurele monitoring, waarbij infrastructuur geluid afgeeft wanneer ze overbelast wordt. Dit verlaagt het risico op schade en instorting.

Daarnaast kunnen ingenieurs de structuur van de vleugels toepassen bij vliegtuigvleugels. De vleugel zou zich dan autonoom kunnen aanpassen aan de omgeving om zo beter te presteren.

Ook kan het robotica veranderen. Nu zijn robots nog vooral gemaakt van metaal en plastic, maar met de golvende structuur zou het mogelijk worden om ze te maken van vloeistoffen en gels.

Dit artikel verscheen eerder in The Conversation.

Vertaling: June Roels

Beeld: Wikimedia