Des chercheurs de l’Université de Bristol et de Diamond Light Source ont découvert comment les papillons créent une puissante cape d’invisibilité qui empêche la détection par le biocapteur. Ce travail (Urban Adaptations Inspired by Life: What Insects Can Teach Us About Dealing with Noise) a été dirigé par le professeur Mark Holded, professeur de biologie sensorielle, écologiste sensoriel et expert en bioacoustique.

Il a consacré plus de 20 ans à l’étude des chauves-souris et à leur capacité exceptionnelle à naviguer et à capturer des proies à l’aide de l’écholocation. Tirant les leçons d’une cape invisible anti-écholocation qu’il a découverte dans le monde des insectes, il s’est maintenant lancé dans une mission de développement d’absorbeurs de son inspirés de la vie pour aider à rendre le monde plus silencieux et plus sain.

En exploitant les propriétés ingénieuses des ailes de papillon de nuit, il est possible de créer un absorbeur de son qui offre une absorption élevée avec un encombrement minimal. L’objectif est d’améliorer les conditions de vie, car les absorbants acoustiques inspirés des papillons de nuit peuvent être jusqu’à 90 % plus fins et plus légers que les solutions actuelles, mettant à portée de main des matériaux exotiques comme le papier peint insonorisant.

Le professeur Holred explique : « L’évolution de l’écholocation chez les chauves-souris et la façon dont d’autres organismes y réagissent ont été au centre de mon travail. Mon équipe et moi étudions comment les organismes ont développé des échos qui répondent à leurs besoins. Tout comme la plupart des fleurs utilisent la couleur pour attirer les insectes. Et les pollinisateurs d’oiseaux, nous avons constaté que les fleurs pollinisées par les chauves-souris diffusent l’égaliseur « Actuellement, nous étudions comment les insectes nocturnes sans oreilles s’appuient sur le camouflage acoustique contre les chauves-souris, démontrant une course aux armements acoustiques complexe entre prédateur et proie. »

L’une des découvertes intrigantes des recherches du professeur Holreid tourne autour de la remarquable adaptation des papillons de nuit, en particulier des papillons de soie. Ces insectes volants nocturnes manquent de mécanismes de défense typiques tels que les oreilles sensibles aux ultrasons, et s’appuient uniquement sur le camouflage acoustique fourni par leur corps poilu et la fine couche d’écailles qui se chevauchent sur leurs ailes.

Enlever la fourrure ou les écailles rend leurs échos plus forts. Cela signifie que la fourrure et les écailles absorbent les sons utilisés par les chauves-souris, créant une puissante cape d’invisibilité contre la détection par sonar bio et une défense sonore remarquable.

Le professeur Holreid déclare : « De plus, nous avons découvert que la fine couche d’écailles qui se chevauchent sur leurs ailes agit également comme un matériau acoustique perméable – le seul matériau connu à se produire dans la nature – avec des propriétés d’insonorisation exceptionnelles. Cette découverte recèle un énorme potentiel. pour la reproduction de cet absorbeur de son naturel exceptionnel, dans des applications de contrôle du bruit qui peuvent profiter à tous.

Reconnaissant l’impact significatif du bruit sur la santé humaine, en particulier en milieu urbain, le projet Foundation Fellowship du professeur Holderreid vise à développer une solution commerciale de contrôle du bruit inspirée des quartiers. Le bruit urbain est le deuxième plus grand risque environnemental pour la santé, entraînant des effets négatifs importants sur la santé et entraînant des coûts importants.

L’imagerie des ailes de papillon de nuit à Diamond Light Source, le synchrotron national britannique, a joué un rôle important dans la révélation de la micro et de la nanostructure de ce matériau méta-acoustique naturel qui crée ses propriétés acoustiques émergentes.

Le professeur Christophe Rau, chercheur principal sur la ligne de faisceau au Diamond, ajoute : « Nous avons récemment dirigé l’imagerie schématique pour révéler comment la nanoporosité améliore les performances acoustiques des ailes de papillon de nuit. L’étude 3D des papillons à différents niveaux de détail joue un rôle essentiel, permettant de comprendre la relation entre la structure et leurs propriétés acoustiques.  » L’absorption acoustique des écailles de la teigne de poitrine est capable d’absorber environ les deux tiers de l’énergie acoustique émise par le prédateur, la chauve-souris, et d’augmenter considérablement la capacité de survie de l’insecte.  »

Dans cette étude, la branche I13-2 Diamond-Manchester a été utilisée, où les détails fins des structures ont été explorés à l’aide de la tomographie à contraste de phase, fournissant des données clés pour les simulations acoustiques. Ce travail est actuellement étendu pour étudier les propriétés structurelles acoustiques des ailes.

La structure des ailes est très précise, donc une précision à l’échelle nanométrique est nécessaire pour relier la conception des ailes à la capacité d’absorption acoustique. Deuxième branche de la ligne de lumière I13, la branche de cohérence I13-1 fournit des capacités d’imagerie avec la résolution spatiale la plus élevée. À l’aide d’une méthode appelée ptychographie, le schéma des ondes lumineuses de rayons X diffusées est reconstruit et n’est pas limité par la résolution des détecteurs ou des optiques à rayons X.

Cela offre une capacité sans précédent pour l’imagerie à haute résolution, qui est essentielle pour les onomatopées dans ce qui suit. « Les données haute résolution sont vraiment impressionnantes en raison de leur qualité », déclare Kudakwashe Jakata, scientifique en chef du support technique, qui a récemment rejoint l’équipe I13, qui collecte et analyse les données.

Dans l’ensemble, les capacités multi-échelles de l’imagerie et de la cohérence I13 Beamline fournissent une approche complète pour identifier et comprendre différentes structures d’absorption acoustique et de protection des papillons de nuit contre les prédateurs.

Outre le contrôle du bruit, le professeur Holreid insiste sur le rôle crucial de la biodiversité et sur la nécessité de défendre chaque organisme qui partage notre habitat. Les insectes, y compris les papillons de nuit, font partie intégrante des écosystèmes, contribuant à la stabilité et présentant des adaptations ingénieuses. La perte de biodiversité réduit nos possibilités de découvrir et d’apprendre des merveilleuses inventions de la nature. En favorisant la sensibilisation et l’appréciation de la diversité de la vie, nous pouvons assurer une coexistence harmonieuse avec le monde naturel.

Les travaux du professeur Holrid sur les absorbants acoustiques inspirés par la vie montrent l’énorme potentiel des adaptations de la nature pour résoudre des problèmes de santé complexes. Il croit qu’en adoptant les enseignements de la nature, nous pouvons débloquer une multitude de solutions pour un monde plus durable et harmonieux.