حشرات شارپ شوتر مقادیر زیادی ادرار را با استفاده از منجنیق مقعدی دفع می کنند

https://www.youtube.com/watch?v=sd_Gl6hDVWE

حشرات ریز تیزتر آنقدر ادرار تولید می کنند که به جای بیرون ریختن ادرار، آن را با قطرات کم مصرف و پرسرعت از بدن خود منجنیق می کنند.

این حشرات از مقادیر کمی از مواد مغذی در حجم زیاد آب تغذیه می‌کنند و آنها را مجبور می‌کند تا روزانه 300 برابر وزن بدن خود مواد زائد مایع را از بین ببرند. سعد بهملا از مؤسسه فناوری جورجیا در آتلانتا می‌گوید: با چرخاندن قسمت‌هایی از مقعد برای رها کردن و سپس بارگذاری یک قطره ادرار، آن‌ها می‌توانند ضایعات خود را با کسری از هزینه انرژی تولید یک جریان به حرکت درآورند.

شارپ شوترها که نوعی برگ خوار هستند و تنها چند میلی متر طول دارند از شیره لوله های آوند چوبی گیاهان تغذیه می کنند که از ریشه تا برگ ها کشیده شده است. شیره آوند چوبی که از 95 درصد آب و 5 درصد مواد معدنی و سایر مواد مغذی تشکیل شده است، پمپاژ شیره آوند چوبی برای حشرات دشوار است زیرا به طور طبیعی به داخل گیاه مکیده می شود. بهملا می‌گوید این بدان معناست که حشرات در حال حاضر برای بازگشت بسیار کمی در مواد مغذی تامین‌کننده انرژی سخت کار می‌کنند.

او و همکارانش تعجب کردند که چگونه حشرات کوچک می توانند انرژی اضافی مورد نیاز برای ادرار کردن را به همان اندازه که انجام می دهند صرف کنند – عادتی که نام رایج آنها را به خود اختصاص داده است.

او می‌گوید: «اگر فقط لیموناد رژیمی می‌نوشیدید و این تمام رژیم غذایی شما بود، واقعاً نمی‌خواهید انرژی را در هیچ بخشی از فرآیند بیولوژیکی خود هدر دهید. “برای این ارگانیسم کوچک اینگونه است.”

برای درک راز آنها، تیم 22 پرتاب زباله از پنج تیرانداز تیزبردار بال شیشه ای را تجزیه و تحلیل کرد.Homalodisca vitripennis). به طور خاص، آنها حرکت یک زائده نوک تیز و مودار به نام قلم مقعدی را در حین چرخش و باز شدن برای فشار دادن یک قطره مشاهده کردند. هر قطره حدود 80 میلی ثانیه رشد کرد، سپس قلم کمی بیشتر چرخید تا بار فنری ایجاد کند.

در آن نقطه، قلم چرخشی سریع ایجاد کرد و قطره را به هوا منجنیق کرد. بهملا می‌گوید، به‌طور قابل‌توجهی، قطرات 40 درصد سریع‌تر از قلم فشرده‌کننده هنگامی که آنها را به حرکت در می‌آورد، حرکت می‌کردند.

این پدیده مکانیکی – که در آن قطرات سریعتر از سرعت حرکت سطح چرخشی که آنها را بیرون می زند به سمت بالا و خارج می شوند – به عنوان “ابر پیشرانه” شناخته می شود. بهملا می‌گوید که در طرح‌های مهندسی نادر است و قبلاً هرگز در یک موجود زنده شناسایی نشده بود.

از طریق مدل‌سازی فیزیکی و ریاضی، تیم تشخیص داد که قلم تیرانداز با کارایی بالا انرژی را به قطرات زباله منتقل می‌کند. بهملا می گوید موفقیت سیستم کاملاً به زمان بندی بستگی دارد، درست مانند غواصی که از روی تخته غواصی می پرد.

از آنجایی که قطرات نرم و قابل تغییر شکل هستند، می توانند انرژی را ذخیره کنند، که سپس در حین حرکت در هوا، باعث سوخت سرعت آنها می شود. در نتیجه، تیراندازان تیزبر تقریباً چهار تا هشت برابر انرژی کمتری برای از بین بردن ضایعات مصرف می‌کنند، نسبت به زمانی که در حال ایجاد جریان‌های جت هستند – که برای ایجاد سرعت دفع نیاز به انرژی قابل توجهی دارد. بهملا می‌گوید: «مدل‌های ما همگی نشان می‌دهند که این یکی از کم مصرف‌ترین مسیرها برای دور کردن قطرات است.

حیوانات و انسان های بزرگتر به چنین سیستم ادراری با انرژی کارآمد نیاز ندارند زیرا در مقایسه با انرژی دریافتی، قدرت عضلانی و خروجی ادرار آنها، هزینه تولید جریان ها ناچیز است. اما ساختن جت زمانی که شما کوچک هستید [as a sharpshooter] بهملا می گوید خیلی سخت است.

او می‌گوید این یافته‌ها می‌تواند الهام‌بخش طرح‌های مهندسی برای سیستم‌های خودتمیزکننده با انرژی کارآمد برای وسایل الکترونیکی پوشیدنی هوشمند، سیستم‌های مه‌زدایی برای عینک‌ها و عینک‌ها یا سیستم‌های حمل و نقل در رباتیک نرم باشد.

در Wild Wild Life، یک خبرنامه ماهانه رایگان ثبت نام کنید که تنوع و علم حیوانات، گیاهان و دیگر ساکنان عجیب و غریب و شگفت انگیز زمین را جشن می گیرد.