التوصل إلى عوازل صوتية مستوحاة من حياة حشرة العث

استلهم فريق بحثي من جامعة بريستول البريطانية بعض الحلول التكنولوجية من أجنحة حشرة “العث”، الأمر الذي يعزز بصورة كبيرة جهود علماء المواد واختصاصي الصوت ومهندسي السونار لتصميم عوازل صوتية مستوحاة من الحياة.

وخلال الدراسة التي نشرتها دورية “PNAS” العلمية, توصل العلماء إلى البناء الدقيق لأجنحة حشرة “العث” والذي يمكنها من الهروب من مفترسها الأكثر إزعاجاً، في سباق تسلح تطوري عمره 65 مليون عام.

ومن خلال استخدام مجموعة من التقنيات التحليلية، ومنها التصوير المقطعي المحمول جواً، والميكانيكا الصوتية وقياس الانكسار، وجد العلماء من مدرسة بريستول للعلوم البيولوجية أن طبقة رفيعة جداً على أجنحة حشرة العث طورت خصائص امتصاص فوق صوتية غير عادية، توفر تمويهاً صوتياً خفياً بالصدى ضد الخفافيش.

الفريق العلمي قام بتحديد أول مادة خارقة صوتية معروفة تحدث بشكل طبيعي، وهذه النوعية من المواد الخارقة التي تحدث بشكل طبيعي نادرة للغاية، ولم يتم وصفها من قبل في علم الصوتيات.

وفي العام الماضي 2020، ذكر خبير الصوتيات السلوكية والبيئة الحسية، الدكتور مارك هوديريد، وزملاؤه الباحثين كيف طور العث مقاييس امتصاص بالموجات فوق الصوتية على أجسامه، سمحت له بامتصاص 85 % من الطاقة الصوتية الواردة التي تستخدمها الخفافيش لاكتشافهم.

وتعني الحاجة إلى البقاء أن العث قد طور حاجزاً وقائياً بعمق 1.5 ملم، يعمل ممتصاً مسامياً للصوت، ولن يعمل مثل هذا الحاجز الوقائي على الأجنحة، حيث إن السماكة المتزايدة ستعيق قدرة العث على الطيران، والميزة الرئيسية للمواد الفوق الصوتية أنها أصغر بكثير من الطول الموجي للصوت الذي تعمل عليه، مما يسمح لها بأن تكون أرق بكثير من ممتصات الصوت التقليدية.

الفريق العلمي اكتشف أن حشرة العث قطعت خطوة واحدة لإنقاذ الحياة، حيث خلقت ماصاً رنينياً أرق بمائة مرة من الطول الموجي لـيمتص الصوت، مما يتيح للحشرات الحفاظ على خفتها مع تقليل احتمالية اكتشاف الخفافيش لصدى أجنحتها في أثناء الطيران.

ومن خلال فحص الصور المقطعية المعقدة للصوت التي تم التقاطها باستخدام التصوير المقطعي بالموجات فوق الصوتية، اكتشف الباحثون أن أجنحة العث تطورت لصنع ممتص رنيني يوفر حماية فعالة ضد الخفافيش بالصدى، بما يمكن أن يفيد في تصميم ممتصات صوت مستوحاة من الطبيعة.

يقول الدكتور مارك هوديريد، الباحث المشارك بالدراسة، في تقرير نشره الموقع الإلكتروني لجامعة بريستول بالتزامن مع نشر الدراسة: “الأكثر إثارة للدهشة أن أجنحة العث طورت أيضاً طريقة لجعل ممتص الرنين يمتص جميع ترددات الخفافيش، عن طريق إضافة ميزة أخرى مذهلة، فهي تجمع كثيراً من هذه الرنانات المضبوطة بشكل فردي على ترددات مختلفة في مجموعة من الماصات، تخلق معاً امتصاصاً واسع النطاق، من خلال التمثيل كمادة صوتية خارقة، ومن الصعب جداً تحقيق مثل هذا الامتصاص عريض النطاق في الهياكل الرقيقة للغاية لأجنحة العث، وهو ما يجعلها رائعة للغاية”.