Introduceți codul de acces în câmpul formularului de mai jos.

Dacă sunteți abonat Zinio, Nook, Kindle, Apple sau Google Play, puteți introduce codul de acces al site-ului web pentru a obține accesul abonatului. Codul de acces al site-ului dvs. web este situat în colțul din dreapta sus al paginii Cuprins a ediției digitale.

animalelor

Buletin informativ

Înscrieți-vă la newsletter-ul nostru de e-mail pentru cele mai recente știri științifice

Urmăriți cum o muscă aterizează pe masa din bucătărie și primul lucru pe care îl face este să se curățe singur, foarte, foarte atent. Deși nu-l putem vedea, suprafața animalului este acoperită de praf, polen și chiar acarieni insidioși care ar putea să intre în corpul său dacă nu sunt îndepărtați.

A rămâne curat poate fi o chestiune de viață și de moarte. Toate animalele, inclusiv noi, oamenii, luăm curățenia la fel de în serios. În fiecare an, petrecem o zi întreagă scăldându-ne și alte două săptămâni curățându-ne casele. Curățarea poate fi la fel de fundamentală pentru viață ca și mâncarea, respirația și împerecherea.

Totuși, într-un fel, curățarea a atras puțină atenție.

În noul nostru articol de recenzie din Jurnalul de biologie experimentală, discutăm despre cum se întâmplă curățenia în natură și dacă animalele au într-adevăr principii pentru a se curăța. Ne-am uitat la imagini microscopice pentru a număra numărul și dimensiunile firelor de păr pe sute de animale. Am citit aproape o sută de articole despre curățarea în natură, încercând să punem cifre în procesul de curățare.

Extrapolarea principiilor este un pas important pentru știință și chiar mai necesar pentru inginerie. Învățarea unor modalități mai bune de curățare nu ne va permite doar să înțelegem zbura umilă, ci și să construim noi tipuri de dispozitive care să rămână curate mai mult timp.

Părul amplifică foarte mult suprafața corpului

Pentru a înțelege cum se curăță animalele, trebuie mai întâi să înțelegeți cum se murdăresc. Murdăria se acumulează pe exteriorul unui animal doar ca o consecință a vieții vii. Suprafața unui animal nu este la fel de ușor de calculat ca măsurarea dimensiunilor unei cutii de carton. Majoritatea animalelor - de la țânțari la elefanți - sunt păroase. Dincolo de exteriorul pielii unei creaturi, firele de păr oferă o suprafață suplimentară în care se poate acumula murdărie.

Am constatat că, în medie, părul crește suprafața aparentă a unui animal cu un factor de o sută. Astfel, o pisică are o suprafață a unei mese de ping pong. (Acest lucru explică de ce este atât de greu de curățat animalele de companie.) O chinchilla are suprafața unui SUV. Și o vidră de mare are suprafața unui patinoar de hochei.

Noi, oamenii, avem aproximativ 100.000 de fire de păr pe cap. Numărul de fire de păr de pe alte animale este relativ uimitor. Un fluture are 100 de miliarde de fire de păr, de peste 10 ori cel al unui castor. Albina are 3 milioane de fire de păr, același număr ca o veveriță.

Mai mult, la animale există tot atâtea tipuri de fire de păr pe cât avem tipuri de coafuri. Animalele au trichie, spini, macrotricii, seti, solzi, fire de păr de toate formele și dimensiunile. Un lucru este clar: părul mărește suprafața corpului și, astfel, înrăutățește problema curățării. Pe care ați prefera să-l curățați, o podea din linoleum sau un covor shag?

Părul ca aparat de curățat

Pentru a-și curăța corpul, aproape toate insectele au picioare păroase, fiecare picior seamănă cu un plumier de pene. Observarea modului în care picioarele interacționează cu firele de păr ale corpului dezvăluie una dintre caracteristicile surprinzătoare ale părului. Am folosit o cameră video de mare viteză pentru a urmări o muște a fructelor care își îngrijesc capul cu brațele. Particulele atașate firelor de păr sunt catapultate cu aproape 1.000 de ori mai rapid decât accelerația gravitației, mult mai repede decât mușca își poate mișca membrele. Părul care acționa inițial ca tampoane de aterizare pentru praf, acționează acum ca trebuchets, declanșat de brațele păroase care se deplasează peste ele.

Curățarea eficientă nu înseamnă doar proiectarea unui instrument de curățare bun, precum racleta. De asemenea, proiectează o suprafață care este gata pentru a facilita îngrijirea. Și destul de des aceste suprafețe din natură sfidează imaginația.

Am identificat două principii principale de curățare. Prima este o strategie de curățare neregenerabilă - utilizează sursele de energie ale animalului. Exemplele includ îngrijirea, care este similară cu aspirarea unui covor și necesită energie pentru a muta peria.

Alte exemple sunt agitarea câinilor umezi: nu se folosește niciun instrument de curățare, ci în schimb propria inerție a corpului. Un câine umed își rotește corpul cu viteză mare ca o mașină de spălat în ciclul său de centrifugare. Particulele și picăturile sunt îndepărtate, cheltuind energia câinelui în acest proces.

Alternativ, există strategii de curățare regenerabile - cele care nu necesită energie de la animal, dar vin gratuit.

Un exemplu este genele, marginea firelor de păr care înconjoară ochiul. Când mergem înainte, fluxul de aer generat de gene reduce acumularea de particule cu un factor de doi, comparativ cu un ochi gol. Astfel, prin simpla creștere a genelor, putem clipi la jumătate la fel de des, economisind acea energie pentru alte utilizări.

Un alt exemplu sunt pernele la scară nanomurală de pe aripile cigalei. Bacteriile acționează ca niște baloane de apă, explodând când sunt în contact. În cele din urmă, picăturile de ploaie pot rula în jos blana unui animal păros, trăgând particule împreună cu ea și lăsând-o la fel de curată ca o frunză de lotus.

Suprafață + Energie + Comportamente = Curat

Modul în care animalele se curăță este o interacțiune între suprafața unui animal, comportamentele acestuia și energia mediului său. Un animal se curăță gratuit dacă are tipul potrivit de suprafață. Dacă avem această mentalitate, poate putem proiecta noi dispozitive care se curăță gratuit.

Luați în considerare panourile solare. La fel ca ochiul, trebuie să lase să intre lumina. Dar panourile solare își pierd anual 7% din energie din cauza acumulării de praf. Cea mai soluție de înaltă tehnologie este racleta. Când vă gândiți la asta, era computerului ne-a pus cu ani-lumină înaintea strămoșilor noștri în ceea ce privește comunicarea, dar metodele noastre de curățare rămân blocate în trecut.

Imaginați-vă panourile solare concepute ca niște ochi de insectă. Filamentele subțiri ar putea fi plasate periodic pentru a suspenda praful deasupra panoului, dar totuși pentru a permite pătrunderea luminii. Curățarea panoului ar echivala cu simpla glisare cu o altă perie. La fel ca insectele, panoul se poate curăța fără a folosi apă sau substanțe chimice. În mod similar, camerele video, ochii roboților ar putea fi bordați cu gene pentru a reduce depunerea. Construirea sistemelor sintetice păroase face obiectul subvenției Fundației Naționale a Științei, Engineering Insect Eyes.

În mod obișnuit, ne imaginăm viitorii roboți acoperiți cu suprafețe netede și strălucitoare, precum un automobil cromat. Dar, în natură, suprafețele netede sunt cu greu norma. Viitoarele blaturi de masă pot avea posturi de dimensiuni nano care se întind și ucid bacteriile la contact. Rover-urile robotizate pot fi acoperite cu fire de păr care le simt mediul, suspendă particulele și permit o curățare ușoară. Într-adevăr, viitorul poate părea destul de păros.

Acest articol a fost publicat inițial la Conversatia. Citeste Articol original.