مراجعات

تتبول هذه الحشرة بسرعة عالية باستخدام “وميض المؤخرة” والدفع الفائق


يتبول الجميع وكل شيء تقريبًا. اتضح أن بعض الأشياء تفعل ذلك فقط عن طريق دفع السائل بعيدًا عن ظهرها بسرعة عالية للغاية باستخدام قلم الشرج.

يلخص هذا السيناريو غير المعتاد عمل الباحثين في معهد جورجيا للتكنولوجيا حول كيفية استراحة حشرة تقفز على أوراق الشجر تسمى القناص ذو الأجنحة الزجاجية. على الرغم من أن الأمر قد يبدو مقصورًا على فئة معينة ، إلا أن ما اكتشفوه قد يوفر يومًا ما تقدمًا تكنولوجيًا مثل إخراج الماء بسرعة من الإلكترونيات الحساسة.

بدأ التحقيق في عملية إفراز القناص بالطريقة التي تبدأ بها العديد من الرحلات العلمية: الفضول الخالص. لاحظ سعد بحملة ، الأستاذ المساعد في الهندسة الكيميائية والبيولوجية الجزيئية ، أن إحدى الحشرات ستشكل مرارًا وتكرارًا قطرة مستديرة تمامًا من السائل على ذيلها ثم تطلقها بعيدًا بسرعة ضبابية.

وقال بهاملا في بيان: “لا يُعرف سوى القليل عن ديناميكيات السوائل للإفراز ، على الرغم من تأثيرها على مورفولوجيا وطاقة وسلوك الحيوانات”. “أردنا أن نرى ما إذا كانت هذه الحشرة الصغيرة قد أتت بأي ابتكارات هندسية أو فيزيائية ذكية من أجل التبول بهذه الطريقة.”

https://www.youtube.com/watch؟v=bO8Xy6-u5Rc

كشفت دراسة الحشرة بالفيديو عالي السرعة والميكروسكوبات أن القاذف يمتلك جزءًا معينًا يمكّنه من أداء التبول المثير للإعجاب: قلم شرجي أطلق عليه بهاملا “وميض المؤخرة”.

يقارن بهاملا هذه الميزة بالزعانف الموجودة على آلة الكرة والدبابيس التي يستخدمها القناص لإطلاق قطرات من البول بسرعة لا تصدق. يمكن للوميض تسريع السائل أكثر من 10 أضعاف سرعة السيارات الخارقة.

أوضح إليو شاليتا ، طالب دراسات عليا في الهندسة الحيوية عمل مع بهاملا: “لقد أدركنا أن هذه الحشرة قد طورت فعليًا زنبركًا ورافعة مثل المنجنيق ، وأنها يمكن أن تستخدم تلك الأدوات لقذف قطرات من البول بشكل متكرر على تسارع كبير”.

نُشر بحث الفريق في عدد هذا الأسبوع من مجلة Nature Communications.

عندما سجل الباحثون سرعة القطرات المتدفقة ، لاحظوا أن قطرات البول تنتقل عبر الهواء أسرع من نفض الغبار عن الذبابة التي أطلقها. يشير هذا إلى وجود الدفع الفائق ، وهي ظاهرة لم تُلاحظ في النظم الطبيعية حتى الآن.

يحدث الدفع الفائق عندما تحصل قذيفة مرنة على زيادة في الطاقة عن طريق مزامنة الضغط وتوقيت الإطلاق. تتمثل إحدى طرق تصور ذلك في تخيل غواص ينطلق من منصة انطلاق في اللحظة المناسبة تمامًا للحصول على أقصى دفعة من تأثير الربيع. يبدو أن قلم القناص يفعل شيئًا مشابهًا عن طريق ضغط القطرة قبل الإطلاق ، وتخزين طاقة إضافية عبر التوتر السطحي في السائل الذي يمنحها بعد ذلك زيادة في السرعة عند الضغط عليها.

يعتقد الباحثون أن نفض التبول هو الطريقة الأكثر فاعلية للقناصين لمعالجة الكمية الهائلة من عصارة النباتات التي يشربونها كل يوم للبقاء على قيد الحياة – ما يصل إلى 300 ضعف وزن الجسم.

التبول المندفع يساعدك ويساعدك

يمكن أن يكون للبحث في عادات الحمام للرماة بعض الفوائد المباشرة للبشر لأن الحشرة من الآفات الرئيسية التي تسبب أضرارًا بملايين الدولارات للمحاصيل ، خاصة في مزارع الكروم والحمضيات في كاليفورنيا وفلوريدا. من المتوقع أن تنتشر الأنواع مع تغير المناخ ، وقد يسهل هذا الاكتشاف الجديد تتبع انتشار الأنواع وإبلاغ الرؤى التي تساعد في التحكم في تكاثرها.

ومع ذلك ، قد يتعلم المهندسون أيضًا من بيولوجيا القناصين ويطورون أنظمة جديدة لإخراج المياه من الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء.

قالت ميريام أشلي روس ، مديرة البرامج في مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية ، التي مولت جزئيًا العمل. “إن الطريقة الفعالة التي طورتها هذه الحشرات الصغيرة لحل المشكلة قد تؤدي إلى حلول مستوحاة من الحيوية لإزالة المذيبات في تطبيقات التصنيع الصغيرة مثل الإلكترونيات أو التخلص من المياه بسرعة من الأسطح المعقدة هيكليًا.”

من الجنون الأشياء التي يمكننا اكتشافها من أخذ ثانية واحدة فقط للتفكير في قطرة من بول الحشرات.

قال شليتا: “هذا العمل يعزز فكرة أن العلم الذي يحركه الفضول يكون ذا قيمة”. “وحقيقة أننا اكتشفنا شيئًا مثيرًا للاهتمام – الدفع الفائق للقطرات في نظام بيولوجي والمآثر البطولية للفيزياء التي لها تطبيقات في مجالات أخرى – تجعله أكثر روعة.”

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى