Bu "süper tahrik mekanizması", akıllı telefonlardan ve saatlerden suyun çıkarılmasına yardımcı olabilir.
Cam gibi kanatlı keskin nişancı, çok miktarda su içer ve bu nedenle sık sık işer ve her gün kendi vücut ağırlığının 300 katı kadar idrarı dışarı atar. Keskin nişancılar, sabit bir idrar akışı üretmek yerine, anüste idrar damlaları oluşturur ve ardından bu damlaları, bir Lamborghini'den 10 kat daha hızlı olan olağanüstü hızlarla vücutlarından uzağa fırlatır. Georgia Tech bilim adamları, Nature Communications dergisinde yayınlanan yeni bir makaleye göre, böceğin enerjiyi korumak için bu olağandışı "süper itme" mekanizmasını kullandığını belirlediler.
Bir tür yaprak zararlısı, camsı kanatlı keskin nişancı (Homalodisca vitripennis) teknik olarak bir tarım zararlısıdır, özellikle 1990'lardan beri Kaliforniya'daki şarap üreticilerinin başına beladır. Pek çok bitki türüyle (üzüm dahil) beslenir, özsuyu emmek için iğne benzeri ağzıyla bir bitkinin ksilemini (suyu köklerden gövdelere ve yapraklara taşıyan) deler. Böcekler çok fazla bitki özsuyu tüketir ve küçük boyutları, özsuyunun viskozitesi ve negatif yüzey gerilimi (doğal olarak içe doğru emilir) nedeniyle sık idrara çıkmaları da çok fazla enerji tüketir. Ancak özsuyun yaklaşık yüzde 95'i sudur, bu nedenle tüm bu işemeyi besleyecek çok fazla besin içeriği yoktur.
Georgia Tech'ten ortak yazar Saad Bhamla, New Scientist'e "Sadece diyet limonata içiyor olsaydınız ve tüm diyetiniz buysa, biyolojik sürecinizin herhangi bir bölümünde gerçekten enerji harcamak istemezsiniz" dedi. "Bu küçücük organizma için durum böyle."
 |
| Cam gibi kanatlı keskin nişancı. |
Bhamla ve meslektaşları laboratuvardaki camsı kanatlı keskin nişancıların dinamiklerini incelemek için yüksek hızlı görüntüleme kullandılar: beş böcek, 22 idrar damlacığı fışkırması. Çiş fırlatmanın anahtarı, anal kalem olarak adlandırılan bir şeydir ve ekip, idrara çıkmanın üç farklı aşamasını gözlemledi. İlk olarak, kalem çiş balonunu sıkmak için döner. Yaklaşık 80 milisaniye içinde belirli bir boyuta ulaştığında, kalem biraz daha döner ve esasen damlacığı yaylı olarak yükler. Son olarak, kalem, idrar damlacığını uzaklaştırmak için bir kez daha hızlı bir dönüş gerçekleştirir. Damlacıklar, kalemden yüzde 40 daha hızlı hareket edebilir (yani, süper itici rejimde). Bunu aynı anda yapan yeterince böcek varsa "yaprak yağmuru" elde edersiniz.
Yazarlar, elastik mermilerin (çiş damlacığı gibi) fiziğinin iyi bilindiğini, enerji transferini optimize etmek ve en iyi itişi elde etmek için sıralı zamanlama ve aktüatör ile mermi arasında biraz senkronizasyon gerektirdiğini belirtmektedir. Yazarlar, spesifik olarak, "[s] çok mantıksız tahrik, yalnızca elastik mermilerde (bir su damlası gibi), alttaki aktüatörün titreşim frekansını merminin doğal frekansına dikkatlice ayarlayarak elde edilir" diye yazdı.
Bhamla, keskin nişancının anal kalemi kullanmasını yüksek bir dalış tahtasından atlayan bir dalgıcıya benzetti. Yazarların modelleri, bu süper itme mekanizmasını kullanmanın, basitçe bir idrar akımı üretmekten dört ila sekiz kat daha az enerji gerektirdiğini gösterdi. Ek bir avantaj olarak, idrar damlalarını daha uzağa fırlatmak, keskin nişancıların asalak eşekarısı gibi yırtıcı hayvanlar tarafından kimyasal olarak tespit edilme olasılığını azaltır. Bhamla ve meslektaşları, laboratuvarda cam gibi kanatlı keskin nişancıların dinamiklerini incelemek için yüksek hızlı görüntüleme kullandılar: beş böcek, 22 idrar damlacığı atımı. Çiş fırlatmanın anahtarı, anal kalem olarak adlandırılan bir şeydir ve ekip, idrara çıkmanın üç farklı aşamasını gözlemledi. İlk olarak, kalem çiş balonunu sıkmak için döner. Yaklaşık 80 milisaniye içinde belirli bir boyuta ulaştığında, kalem biraz daha döner ve esasen damlacığı yaylı olarak yükler. Son olarak, kalem, idrar damlacığını uzaklaştırmak için bir kez daha hızlı bir dönüş gerçekleştirir. Damlacıklar, kalemden yüzde 40 daha hızlı hareket edebilir (yani, süper itici rejimde). Bunu aynı anda yapan yeterince böcek varsa "yaprak yağmuru" elde edersiniz.
Yazarlar, elastik mermilerin (çiş damlacığı gibi) fiziğinin iyi bilindiğini, enerji transferini optimize etmek ve en iyi itişi elde etmek için sıralı zamanlama ve aktüatör ile mermi arasında biraz senkronizasyon gerektirdiğini belirtmektedir. Yazarlar, spesifik olarak, "[s] çok mantıksız tahrik, yalnızca elastik mermilerde (bir su damlası gibi), alttaki aktüatörün titreşim frekansını merminin doğal frekansına dikkatlice ayarlayarak elde edilir" diye yazdı.
Bhamla, keskin nişancının anal kalemi kullanmasını yüksek bir dalış tahtasından atlayan bir dalgıcıya benzetti. Yazarların modelleri, bu süper itme mekanizmasını kullanmanın, basitçe bir idrar akımı üretmekten dört ila sekiz kat daha az enerji gerektirdiğini gösterdi. Ek bir avantaj olarak, idrar damlalarını daha uzağa fırlatmak, keskin nişancıların asalak yaban arıları gibi avcılar tarafından kimyasal olarak tespit edilme olasılığını azaltır.
 |
| Çiş damlacıklarını fırlatmak için kullanılan anal kalemin yakın çekimi. |
Keskin nişancı, bu tür bir boşaltım stratejisi uygulayan tek böcek türü de değildir; Yazarlara göre, doğada birçok "sert atıcı", "popo titreyen" ve "bok fırlatan" vardır. Örneğin, kaptan larvalarının anal plakalarında mandalları vardır ve bazı noctuid (güve ailesi) türleri torakal bacaklarıyla topakları tekmelerken, katı topakları dışarı atmak için kan basınçlarını yükseltebilirler. Ancak bu, canlı bir organizmada ilk kez süper itme gözlemlendi.
Yazarlar, "Özünde, süper itme, elastik bir mermiyi geçici ayarlama yoluyla aktüatörün maksimum hızından daha hızlı itmek için bir geçit sağlar ve tek atışlı bir rezonans sistemi olarak görülebilir." "Yüzey gerilimi kuvvetlerinin hakim olduğu fiziksel sistemler için süper itme, bu engelleme kuvvetinin bir yay gibi kullanılabileceği dahiyane bir mekanizma sunuyor." Olası uygulamalar arasında akıllı saatler gibi küçük düşük güçlü elektronik cihazlardan su damlacıklarının verimli bir şekilde çıkarılması, giyilebilir elektronikler için kendi kendini temizleyen sistemler ve gözlükler ve gözlük camları için buğu giderme sistemleri yer alır.
Tags:
Bilim ve Keşif