بالهای پروانه راز نابودی قطرات باران قاتل را مخفی می کند

فنی

URL کوتاه دریافت کنید

قطرات باران می توانند برای ارگانیسم های شکننده مانند حشرات تهدیدی مرگبار به همراه داشته باشند که نیروی ضربات آن معادل یک شخص است که توسط یک توپ بولینگ زده می شود. خطر در صورت برخورد با سرعت زیاد حتی بیشتر است.

تیمی از زیست شناسان تأثیر قطرات باران را بر روی ارگانیسم های دقیقه ای ، مانند پروانه ها ، که اغلب برای زنده ماندن از تأثیر آن تلاش می کنند ، بررسی کرده اند.

در مطالعه بررسی شده توسط همسالان ، “چگونه قطره باران روی سطح بیولوژیکی خرد می شودs “، در تاریخ 8 ژوئن در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم ایالات متحده (PNAS) ، مهندس بیولوژیک و زیست محیطی سونگوان جونگ ، از دانشگاه کرنل در نیویورک ، سونگوهو کیم ، و همکارانشان ، چگونگی متفاوت بودن حیوانات و گیاهان از تهدید احتمالی سقوط قطرات باران جلوگیری می کنند.

سانگوان جونگ گفت: “برخورد با قطرات باران خطرناک ترین واقعه برای این نوع حیوانات کوچک است.”

این دانشمند توضیح می دهد که علاوه بر نیروی ضربه به خود ، باران می تواند حرکت پرواز یک حشرات را ناراحت کند ، یا پرندگان را از گرمای آنها سلب کند. بر این اساس ، این ارگانیسم ها تا آنجا که می توانند باید با استفاده از روش های گول زدن تماس با قطرات باران به وجود بیاورند.

برای بررسی چگونگی دستیابی به این امر ، این تیم از یک دوربین پر سرعت استفاده کرده است که از 5000 تا 20،000 فریم در ثانیه ضبط می کند تا تأثیر آب افتاده بر روی پروانه ها ، پروانه ها ، سنجاقک ها ، پرهای گنت و برگهای کاتسورا را بررسی کند.

در حالی که قبلاً مطالعات مشابهی انجام شده بود ، آنها مشاهدات خود را بر روی تأثیر قطره با سرعت بسیار پایین تر از قطرات باران واقعی قرار داده بودند ، که می تواند تا 10 متر (33 فوت) در ثانیه برسد.

مطالعه جدید فراتر رفت و آنالیز ریزش آب روی سر آنها با سرعت زیاد انجام شد.

در فرایند تحقیق ، پویایی تأثیرات مختلف ناشی از برخورد با باران ثبت شد.

این تیم دریافتند که با برخورد باران با سطح یک سطح برگ یا بال پروانه ، به سنبله های میکروسکوپی برخورد می کند که از طریق قطره موج ایجاد می کنند.

©
عکس AP / Mel Evans

یک اتومبیل در جاده بارانی یخی یکشنبه ، 18 ژانویه 2015 ، در نزدیکی Newtown، Pa به آرامی در حال باران می بارد.

هرچه امواج با یکدیگر تداخل دارند ، آنها قطره باران را مجبور به الگوی چروکیده می کنند که پخش می شود و ضخامت های مختلفی در حجم آن وجود دارد.

به دلیل اثر موج ، در لحظه ای که قطره آماده گزاف گویی است ، سنبله های سطح بال بال از درون آب پرت می شوند.

بر همین اساس ، این قطعه پارگی به قطعات کوچک تبدیل می شود.

با توجه به اینکه یک لایه موم با ساختار نانو بر روی سطوح طبیعی به دفع آب کمک می کند ، همراه با قطعه قطره شدن آن ، اثر باعث کاهش زمان تماس بین مایع و سطح تا 70 درصد می شود.

از آنجا که این میزان انتقال حرارت و حرکت را کاهش می دهد ، این می تواند یک بازی برای حشرات باشد که به شدت نیاز به گرما در عضلات خود دارند تا بتوانند از شکارچیان دور شوند.

وی افزود: “با داشتن این ساختارهای دو لایه – یک میکروسکوپ (ساختار برجسته خشن) و دیگری نانو مقیاس (ساختار موم) ، این موجودات می توانند فوق العاده آبگریز داشته باشند [water-repelling] یونگ توضیح داد.

کیم و همکارانش همچنین این قشرهای باران تکه تکه شده را که قاچاق اسپورهای قارچی بیماری زا هستند قاچاق کردند – آشکار کردند که چگونه قارچ ها می توانند از دفاعی گیاه برای تقویت قدرت پراکندگی خود استفاده کنند.

یونگ گفت: “این اولین مطالعه برای درک چگونگی تأثیر قطرات باران با سرعت بالا بر روی این سطوح آبگریز طبیعی است.”

تأکید می کند که این تحقیق در مورد چگونگی استفاده از میکرو سنبله های بال پروانه ای می تواند توسط مهندسان برای تولید مواد ضد آب پیشرفته تر مورد استفاده قرار گیرد.

یونگ گفت: “بازار بزرگی برای این نوع سطوح وجود دارد.”