حشرات تک تیرانداز مقادیر زیادی ادرار را با استفاده از منجنیق مقعدی دفع می کنند
حشرات ریز تک تیرانداز به قدری ادرار تولید می کنند که به جای پخش کردن آن، آن را با قطرات کم انرژی و با سرعت بالا از بدن خود منجنیق می کنند.
توسط کریستا لست لاسر
شارپ شوترها که نوعی برگ خوار هستند و تنها چند میلی متر طول دارند، از شیره لوله های آوند چوبی گیاهان که از ریشه تا برگ ها کشیده شده اند تغذیه می کنند. 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 در داخل گیاه مکیده می شود. بهملا می‌گوید، این بدان معناست که حشرات در ازای دریافت مواد مغذی انرژی‌زا، به‌شدت کار می‌کنند.
حیوانات و انسان های بزرگ به چنین سیستم ادراری با انرژی کارآمد نیاز ندارند زیرا در مقایسه با انرژی دریافتی، قدرت عضلانی و خروجی ادرار آنها، هزینه تولید جت ها ناچیز است. اما وقتی اینقدر کوچیک هستی پرت کنی [as a sharpshooter] بهملا می‌گوید، بسیار دشوار است.
در آن لحظه، قلم چرخشی سریع انجام داد و قطره را به هوا منجنیق کرد. بهملا می‌گوید، به‌طور قابل‌توجهی، قطرات در هنگام به حرکت درآوردن آنها 40 درصد سریع‌تر از قلم فشار حرکت می‌کردند.
یک حشره تک تیرانداز با قطره ادرار بر روی قلم مقعدی خود
او می‌گوید: «اگر فقط لیموناد رژیمی می‌نوشید، و این تمام رژیم غذایی شما بود، واقعاً نمی‌خواهید انرژی را در هیچ بخشی از فرآیند بیولوژیکی خود هدر دهید. “این برای این سازمان کوچک اینطور است.”
او می‌گوید که نتایج می‌تواند الهام‌بخش طرح‌های مهندسی برای سیستم‌های خود تمیز شونده با انرژی کارآمد برای وسایل الکترونیکی پوشیدنی هوشمند، سیستم‌های مه‌زدایی برای عینک‌ها و عینک‌ها یا سیستم‌های حمل و نقل در رباتیک نرم باشد.
تک تیراندازها روزانه تا 300 برابر وزن بدن خود مواد زائد مایع را از بین می برند و از طریق پدیده ای به نام ابر پیشرانه در مصرف انرژی صرفه جویی می کنند.
زندگی
28 فوریه 2023
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.
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 دفع کنند. آنها می‌گویند با چرخاندن قسمت‌هایی از مقعد برای رها شدن و سپس شارژ کردن یک قطره ادرار، آنها می‌توانند مواد زائد خود را با کسری از هزینه انرژی تولید یک جت به حرکت درآورند. سعد بهملا در موسسه فناوری جورجیا در آتلانتا.
برای کشف راز آنها، تیم 22 پرتاب آشغال از پنج تک تیرانداز بال شیشه ای را تجزیه و تحلیل کرد.Homolodisca vitripennis). به ویژه، آنها حرکت یک زائده تیز و مودار به نام استایلت مقعدی را هنگام چرخش و باز شدن آن برای بیرون ریختن یک قطره مشاهده کردند. هر قطره حدود 80 میلی ثانیه رشد کرد، سپس قلم کمی بیشتر چرخید تا بار فنری ایجاد کند.
این پدیده مکانیکی – که در آن قطره‌ها سریع‌تر از سرعت حرکت سطح دوار که آنها را بیرون می‌زند بالا می‌روند و خارج می‌شوند – به عنوان “ابر نیروی محرکه” شناخته می‌شود. بهملا می‌گوید که در طرح‌های مهندسی نادر است و قبلاً در یک موجود زنده شناسایی نشده بود.
این تیم از طریق مدل‌سازی فیزیکی و ریاضی مشخص کردند که قلم تک‌تیرانداز انرژی را با کارایی بالا به قطرات زباله منتقل می‌کند. بهملا می‌گوید موفقیت سیستم کاملاً به زمان‌بندی بستگی دارد، دقیقاً مانند غواصی که از روی تخته غواصی می‌پرد.
آزمایشگاه باملا، فناوری جورجیا
از آنجایی که قطرات نرم و قابل تغییر شکل هستند، می توانند انرژی را ذخیره کنند، که سپس در هنگام حرکت در هوا، سرعت آنها را افزایش می دهد. در نتیجه، تک تیراندازها برای حذف ضایعات حدود چهار تا هشت برابر انرژی کمتری نسبت به زمانی که در حال ایجاد جریان‌های جت هستند مصرف می‌کنند – که برای ایجاد سرعت اخراج به انرژی قابل توجهی نیاز دارد. بهملا می‌گوید: «مدل‌های ما همگی نشان می‌دهند که این یکی از کم مصرف‌ترین مسیرها برای پاکسازی قطرات است.
او و همکارانش تعجب کردند که چگونه این حشرات کوچک می توانند انرژی اضافی مورد نیاز برای ادرار کردن را به همان اندازه مصرف کنند – عادتی که نام رایج آنها را به آنها داد.
