昆虫・虫

昆虫ミメティクスとは?

トンボの翅

生態機能や形から、工学や医療分野に応用する「バイオミメティクス」は多くの人に知られるようになりました。但し、内容までは、知られていません。この記事では、「昆虫ミメティクス」の実例を通じて技術発展にどのように貢献しているのかを紹介しています。

昆虫ミメティクスとは?

生物が持っている優れた生態機能や形を真似て、工学や医療分野の技術に応用して、優れた製品を作る「バイオミメティクス」は多くの人に知られるようになりました。

「昆虫ミメティクス」とは、小さな昆虫が持っている素晴らしい機能や形を人の技術に応用することです。昆虫から見れば生きるために必死で、やむにやまれず行っている事でしょうが、そこには素晴らしい技術が潜んでいます。

「昆虫ミメティクス」とは、具体的にどんなものなのかを、2つの実例で紹介します。1つ目の「ゴミムシダマシ」の例は、ちょっとした工夫のように見えるのですが、水が少ない地域で、水を得る術の素晴らしい代表例です。

2つ目のトンボの翅の構造は、トンボが意識して作ったものではなく、生態系の長い歴史の中で出来た構造でしょうが、人の技術へのヒントを授けてくれます。

どちらの例も、人間がメカニズムを究明して新しい技術に応用するものですが、これらの例を通じて、「昆虫ミメティクス」とは何なのかをわかりやすく理解することができるでしょう。

空気中から水を得るゴミムシダマシ

ほとんど雨の降らない乾燥地帯で空気中から水を得ている「ゴミムシダマシ」と呼ばれる昆虫の真似ができれば、乾燥地帯の水不足は解消されるでしょう。

ゴミムシダマシは、世界中に1万種以上いて、日本にも300種以上が生息する体長2〜3㎝程の小さな昆虫です。

ナミブ砂漠の海に近い所に生息する、キリアツメゴミムシダマシは、「ゴミムシダマシ」の仲間です。その地域の年間降水量は、120mm以下と、極めて乾燥した地域のため、飲み水の確保は大変です。

キリアツメゴミムシダマシの工夫

キリアツメゴミムシダマシは、逆立ちをして霧に含まれている水滴を体に集めて飲むことができます。たった一滴ですが、人の大きさに換算した水の量は、20リットルにもなります。

キリアツメゴミムシダマシは、朝と、夕方になると逆立ちをして砂漠の砂の上でじっとしています。

すると、水分子がくっつきやすい体の部分で、霧に含まれている水分を集めます。

水滴が大きくなると、水滴は重さに耐えきれなくなって、水を弾きやすい体表を転がり落ちて、逆立ちした口に集まる仕組みです。

「ゴミムシダマシ」の体表は、水分子を集める親水性と、弾きやすい撥水性(はっすいせい)という異なる性質をもっているため、こんな方法でも必要な水を集められるのです。

小さな虫が逆立ちして水を集める仕草を見ても、見逃してしまうかもしれませんが、研究者や技術者は、この機構をまねて薄膜を作る集水材料を開発することに成功しています。

これからも技術改良は必要ですが、これと同じ材料で大きなものが出来れば、乾燥地帯などの水資源の確保には有望です。

この事例のように、「昆虫ミメティクス」とは、単純に昆虫の体の機構を真似るのではなくて、そこに潜んでいる素晴らしい技術を捕まえる技術者や研究者の考え方が、重要です。

トンボの翅を真似た「プロペラ」機構

トンボの翅の機構を「プロペラ」技術に応用できれば、省エネや電力の確保も可能です。

トンボは低速でも飛ぶことができますが、その理由は、トンボの翅の表面が平らではなく、ギザギザしていることと関係しています。

実際に、トンボの翅を真似してプロペラを作ると、弱い風でも回転することができます。トンボの翅は複雑に曲がり、凸凹していますが、風を受けると渦の列ができます。この渦が外側の空気を効率的に流すため、弱い風でも回転できることが分かってきました。

もしも、弱い風でも回転できるようになれば、プロペラ特有の騒音も小さくなるため、住宅街でも使うことができるようになって、電力の確保には大いに役立ちます。

既にトンボの翅の表面構造を真似して開発した製品には、エアコン・空気清浄機などがあって、省エネや騒音改善に役立っています。

この事例では、トンボが低速で飛ぶことができる理由を探求するのと並行して、生態機構を真似たものを作った実験や、シミュレーションをしています。

そして、シミュレーションや実験から得られたデータから、技術的な理屈を組み立てています。

人間は素晴らしい技術を開発できますが、自然界にはわからないことの方が多いので、生物から教えてもらう事象は、とても有益です。この事例を通じて、技術の進歩に「昆虫ミメティクス」が、どれほど重要なのか、わかっていただけるでしょう。

まとめ

生物が持っている優れた生態機能や形を真似て、工学や医療分野の技術に応用する「バイオミメティクス」は多くの人に知られるようになりました。

今回は、「バイオミメティクス」の一種である「昆虫ミメティクス」について、2つの事例を紹介して生態に潜んでいる素晴らしい技術を捕まえる技術者や研究者の考え方の重要性を紹介しています。

人間の技術の発展は、生態機構の研究を通じて、技術の進歩のための素晴らしいヒントを得ていることを理解して頂けたことでしょう。

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Nature Observationのサイトは2名で運営しています。一人目は写真撮影と白鳥が好きで日本全国を車で飛び回っています。最近は、無料ブログを作って楽しんでいるようです。二人目は、昆虫好きですが、写真は素人、白鳥や花の本を読んで知識は増えてきました。最近は、主にデジタル関連の、判っていそうで判りにくい内容をズバッと紹介するサイトも手掛けています。二人とも趣味の世界を謳歌している中高年のおじさんです。
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