Ze zijn superdun, krijgen heel wat te verduren en toch breken ze zelden: de vleugels van insecten. Wetenschappers weten nu hoe dat komt: een netwerk van aderen stopt een breuk alvorens deze een probleem kan gaan vormen.

De onderzoekers bestudeerden woestijnsprinkhanen. “Deze sprinkhanen kunnen dagen op rij over woestijnen en oceanen vliegen en gebruiken daarvoor vleugels die tien keer dunner zijn dan een menselijke haar,” vertelt onderzoeker Jan-Henning Dirks. Duizenden keren gaan de vleugeltjes daarbij op en neer. Maar ze breken nooit.

Membraan
Hoe kan dat? Henning en zijn collega’s aan het Trinity College in Dublin beten zich in dat vraagstuk vast. “Recent toonden we al aan dat het cuticula in de poten van de sprinkhaan één van de sterkste materialen ter wereld is,” vertelt onderzoeker David Taylor. “Nu wilden we weten of dat ook voor vleugels van de sprinkhanen gold.” Taylor en Hennings maakten kleine sneetjes in het membraan van de vleugel en keken vervolgens hoeveel kracht er voor nodig was om de sneetjes door te laten scheuren. “We waren best verbaasd toen onze eerste experimenten aantoonden dat het membraan van de vleugels alleen niet heel sterk was. We verwachtten dat het membraan minstens zo sterk zou zijn als de poten.”

De vleugel met daarin de aderen. Foto: Trinity College Dublin.

Bijzonder
Toen de onderzoekers nog eens goed naar de beelden keken die ze van de sneetjes in de vleugels gemaakt hadden, ontdekten ze iets bijzonders. De sneetjes konden niet blijven doorscheuren: de meeste sneetjes werden gestopt doordat ze tegen een ader aanliepen. Dankzij deze aders kon de snee niet verder doorscheuren, bleef de schade letterlijk beperkt en konden de vleugels ook veel meer hebben. Dat schrijven de onderzoekers in het blad PLoS ONE.

Hoewel aders dus een belangrijke rol spelen, heeft de sprinkhaan er niet al te veel van. En dat is logisch, zo ontdekten de onderzoekers. “In vergelijking met het dunne membraan van de vleugels zijn de aderen vrij zwaar,” vertelt Dirks. De vleugels moeten niet te zwaar worden en dus is het aantal aders beperkt. Maar: de sprinkhaan heeft er ook niet meer nodig. De afstand tussen de aderen is perfect. De scheurtjes worden altijd gestopt voor ze hun kritieke lengte bereiken en echt een probleem gaan vormen. “De natuur heeft een optimale oplossing voor de vleugels van de sprinkhaan ontdekt,” stelt Taylor. Het resultaat? Zeer sterke, maar ook zeer lichte vleugels. Dankzij het onderzoek hopen wetenschappers straks ook zulke lichte, maar bovendien supersterke materialen te kunnen ontwikkelen.