این حشره با استفاده از «سوسو زدن باسن» و سوپر پیشرانه با سرعت زیاد ادرار می کند

همه و تقریباً همه چیز ادرار می کنند. برخی از کارها، به نظر می رسد، این کار را فقط با دور زدن مایع از پشت آنها با سرعت بسیار بالا با استفاده از قلم مقعدی انجام دهید.

این سناریوی بسیار غیرمعمول خلاصه‌ای از کار محققان موسسه فناوری جورجیا در مورد چگونگی تسکین یک حشره برگ‌پرنده به نام تیزبردار بال شیشه‌ای است. اگرچه ممکن است باطنی به نظر برسد، اما چیزی که آنها کشف کرده اند ممکن است روزی پیشرفت های تکنولوژیکی مانند بیرون ریختن سریع آب از وسایل الکترونیکی حساس را ارائه دهد.

تحقیق در مورد فرآیند دفع تیرانداز تیزتر با شروع بسیاری از سفرهای علمی آغاز شد: کنجکاوی خالص. سعد بهملا، استادیار مهندسی شیمی و بیومولکولی، متوجه شد که یکی از حشرات بارها و بارها یک قطره کاملاً گرد مایع روی دم خود تشکیل می دهد و سپس آن را با سرعتی تار به دور می فرستد.

بهملا در بیانیه ای گفت: «در مورد دینامیک مایع دفع، علیرغم تأثیر آن بر مورفولوژی، انرژی و رفتار حیوانات، اطلاعات کمی وجود دارد. ما می‌خواستیم ببینیم که آیا این حشره کوچک، نوآوری‌های هوشمندانه‌ای در مهندسی یا فیزیک داشته است تا از این طریق ادرار کند.

مطالعه این اشکال با ویدئو و میکروسکوپ با سرعت بالا نشان داد که این دوربین دارای بخش خاصی است که عملکرد چشمگیرش در دفع ادرار را امکان پذیر می کند: یک قلم مقعدی که بهملا آن را “سوسو زدن باسن” نامیده است.

Bhamla این ویژگی را با باله های یک ماشین پین بال که تیرانداز تیزبر برای پرتاب قطرات ادرار با سرعتی باورنکردنی از آن استفاده می کند، مقایسه می کند. سوسو زدن می تواند مایع را بیش از 10 برابر سرعت سریع ترین ابرخودروها شتاب دهد.

Elio Challita، دانشجوی فارغ التحصیل مهندسی زیستی که با Bhamla کار می کرد، توضیح داد: “ما متوجه شدیم که این حشره به طور موثر فنر و اهرمی مانند منجنیق را تکامل داده است و می تواند از این ابزارها برای پرتاب قطرات ادرار به طور مکرر با شتاب بالا استفاده کند.”

تحقیقات این تیم در شماره این هفته مجله Nature Communications منتشر شده است.

هنگامی که محققان سرعت قطرات تکان داده شده را محاسبه کردند، متوجه شدند که قطرات ادرار حتی سریعتر از تلنگر سیلوسی که آنها را پرتاب می کند، در هوا حرکت می کند. این امر حاکی از حضور ابر پیشرانه است، پدیده ای که تاکنون در سیستم های طبیعی مشاهده نشده است.

ابر پیشرانه زمانی اتفاق می افتد که یک پرتابه الاستیک با همگام سازی فشرده سازی و زمان پرتاب، انرژی بیشتری دریافت کند. یکی از راه‌های تجسم این موضوع این است که تصور کنید غواصی در لحظه مناسب از سکوی پرشی به پایین پرتاب می‌شود تا از جلوه فنر حداکثر افزایش را دریافت کند. به نظر می رسد قلم تیرانداز تیزتر با فشرده کردن قطره قبل از پرتاب، انرژی اضافی را از طریق کشش سطحی در مایع ذخیره می کند و سپس در هنگام تکان دادن سرعت آن را افزایش می دهد.

محققان بر این باورند که تکان دادن ادرار کارآمدترین راه برای تیزتربازان برای پردازش مقدار عظیمی از شیره گیاهی است که هر روز برای زنده ماندن می نوشند – تا 300 برابر وزن بدنشان.

ادرار کردن به من و شما کمک می کند

تحقیق در مورد عادات حمام تیراندازان می تواند فواید مستقیمی برای انسان داشته باشد زیرا این حشره یک آفت بزرگ است که میلیون ها دلار به محصولات زراعی خسارت وارد می کند، به ویژه در تاکستان ها و باغ های مرکبات در کالیفرنیا و فلوریدا. انتظار می رود این گونه با تغییرات آب و هوایی گسترش یابد و این کشف جدید می تواند ردیابی گسترش گونه و بینش هایی را که به کنترل تولیدمثل آنها کمک می کند را آسان تر کند.

با این حال، مهندسان همچنین ممکن است از زیست شناسی تیراندازان تیزتر بیاموزند و سیستم های جدیدی را برای خارج کردن آب از وسایل الکترونیکی پوشیدنی توسعه دهند.

میریام اشلی راس، مدیر برنامه در بنیاد ملی علوم ایالات متحده که بخشی از بودجه آن را تامین کرده است، می گوید: «آنچه تیراندازان تیزبین با آن سر و کار دارند مانند این است که ما سعی می کنیم کره ای از شربت افرا به اندازه یک توپ ساحلی را که به دستمان چسبیده بود دور بریزیم. کار. روش کارآمدی که این حشرات کوچک برای حل این مشکل ایجاد کرده‌اند ممکن است منجر به راه‌حل‌های الهام‌گرفته از زیست‌شناسی برای حذف حلال‌ها در کاربردهای تولید خرد مانند الکترونیک یا ریختن سریع آب از سطوح پیچیده ساختاری شود.»

چیزهای دیوانه کننده ای است که می توانیم با صرف یک ثانیه برای اندیشیدن به یک قطره ادرار کردن کشف کنیم.

چالیتا گفت: «این کار ایده ارزشمند بودن علم کنجکاوی محور را تقویت می کند. و این واقعیت که ما چیزی بسیار جالب را کشف کردیم – ابر پیشرانه قطرات در یک سیستم بیولوژیکی و شاهکارهای قهرمانانه فیزیک که در زمینه های دیگر کاربرد دارد – آن را حتی جذاب تر می کند.