مرغ کوهی تنها پرندگانی است که به لطف یک ویژگی تکاملی ساختار اسکلتی عضلانی و عضلانی خود ، می توانند به صورت پهلو و عقب پرواز کنند. (Shutterstock)

آیا تکامل بهترین مخترع است؟ با وجود صدها میلیون سال کار و جهان طبیعی به عنوان بوم ، چنین به نظر می رسد.

از شترهای نگهدارنده آب در بیابان تا طوفان های طولانی پرواز در دریا ، تکامل توانایی حیوانات را شکل داده است تا به بهترین وجه در زنده ماندن و شکوفایی آنها کمک کنند.

تحقیقات فارغ التحصیلان من برخی از برجسته ترین اختراعات تکامل را بررسی می کند ، که بسیاری از آنها را می توان در پرندگان یافت. به طور خاص ، من رفتارهای پرواز پرنده را مطالعه می كنم و چگونگی روابط بین توده بدن ، اندازه بالها ، وابستگی گونه ها و سایر صفات بیولوژیكی برای تولید پرواز عجیب و غریب كه در بسیاری از گونه ها مشاهده می كنیم ، تحول یافته است.

این اختراعات به حدی خارق العاده است که ما آنها را مطالعه می کنیم تا از طراحی آنها در فناوری روزمره استفاده کنند.

به عنوان مثال ، پرواز سریع و دقیقی از یک موتر مرغ را که به ما کمک کرده تا وسایل پرواز را که توانایی مانور پیچیده را نیز دارند توسعه دهیم. یا یک پرواز مخفی جغد ، که از طراحی توربین های بادی خاموش و کارآمد خبر داده است. در هر دو مورد ، بیومیمیکری الهام بخش از اختراعات طبیعی برای طراحی و بهبود فناوری های فعلی ما است.

مانورهای دقیق

مرغ کوهی از کوچکترین پرندگان جهان است. آنها دارای پیچ و تاب های کوچک و سبک با بالهای نسبتاً بزرگ هستند که به آنها اجازه می دهد تا با دقت باورنکردنی سریع پرواز کنند. اما بسیاری از انواع پرندگان بال های بزرگی دارند ، بنابراین چه چیزی باعث می شود که موی چنگ زنی در هنگام قدرت مانور شگفت انگیز آنها از هم جدا شود؟

راز در ماهیچه ها و استخوان های آنها نهفته است.

زرشک به عضلات بال های بزرگ احتیاج دارند که به طور مداوم بال های خود را در حین پرواز به سرعت بپوشند، به عنوان یک فرکانس ضرب و شتم بال معروف است. فرکانس ضرب و شتم بال بال اجازه می دهد تا مرغوبوها پرواز خاص خود را به خصوص در حین بازدید از تابستان از گل و غذاهای حیاط خلوت خود انجام دهند.

فیلم آهسته حرکت از колибри در پرواز.

{vembed Y = gJ_T_Y1rxHw}

مرغداران نیاز دارند مقادیر زیادی انرژی برای پرواز مداوم و غذا جمع کن علاوه بر این ، سازگاری استخوان سینه بلند ، سطح مناسبی است که برای عضلات بال لازم است: هرچه سطح استخوان قفسه سینه بزرگتر باشد ، می توان عضلات بیشتری به هم وصل کرد.

به منظور شناور شدن ، پرخاشگرها بالهای خود را به شکل شکل هشت می کوبند. این شیوه ضرب و شتم بال امکان پذیر است "مچ دست" مداوم از استخوان بازوی کوتاه شده آنها - یک ویژگی منحصر به فرد که در هیچ گونه پرنده دیگر یافت نمی شود. با همكاری ، عضلات و استخوان های كمرنگ باعث می شوند كه شناور شوند و در كنار پرواز و به سمت عقب پرواز كنند سرعت آن بالاتر از 50 کیلومتر در ساعت است.

هنگامی که دانشمندان بررسی کردند که چگونه ماهیچه ها و استخوان گیاهان مومیایی جمع می شوند تا سریع و سریع پرواز را در این پرندگان ریز ایجاد کنند ، آنها علاقمند شدند که آیا می توان این مکانیسم های مشابه را طراحی کرد.

نمونه ای از این الهام بخش است Nano Hummingbird ، AeroVironment ، به عنوان نمونه اولیه آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته دفاع آمریكا توسعه یافت. Nano Hummingbird یک دستگاه هواپیمای بدون سرنشین است که از پرواز مومیایی ها برای دستیابی به لبه های چابک و قابل تحمل تقلید می کند.

این هواپیماهای بدون سرنشین می توانند به مکان های غیر قابل دستیابی دسترسی پیدا کرده و اطلاعات را از طریق دوربین فیلمبرداری متصل جمع آوری کنند. با تحقیقات بیشتر در مورد دقت پرواز مضراب و پیامدهای روزمره آن ، داشتن هواپیماهای بدون سرنشین که بتوانند به طور مؤثر سرزمینهای طبیعی کشف نشده را مورد بررسی قرار دهند ممکن است زودتر از آنچه قبلاً تصور می شد اتفاق بیفتد. این پیشرفتهای پهپادی را می توان در زمینه نظارت بر هواشناسی ، حمل و نقل بسته ها و حتی فیلمبرداری به کار برد.

پرواز ساکت

به عنوان شکارچیان شب ، جغدها برای موفقیت اسیر طعمه خود به روشهای شکار خاموش خود متکی هستند. برای برخاستن در پرواز ، به نیروی بالابر زیادی نیاز دارید تا از زمین خارج شوید و برای ماندن در هوا انرژی بیشتری لازم است. با این وجود ، تولید این نیروی آسانسور ، نیاز به جغدها دارد تا بالهای بزرگ خود را بکشند. ممکن است فکر کنید که کف زدن چنین بالهای بزرگی باعث ایجاد سر و صدا می شود و هدف از خفا بودن را شکست می دهد. اما این کار را می کند؟

در حین پرواز ، حرکت بال های پرنده تلاطم در هوا ایجاد می کند ، که باعث می شود آن صدای ضربان دهنده آشنا شود. با این حال ، جغدها مکانیسم های باورنکردنی را ایجاد کرده اند که باعث کاهش سر و صدا هنگام پرواز می شوند. راز در ساختارهای پر آنها نهفته است.

یک آزمایش بی بی سی زمین ، در مورد چرایی جغدها به این سکوت پرواز می کند.

{vembed Y = d_FEaFgJyfA}

بال های جغد دارای پرهای با لبه های تیز ، به نام سرتاسرها ، در امتداد جبهه های خود هستند که در طول پرواز با هوا در تماس هستند. اینها سرينگ تلاطم هوا را كه به طور معمول باعث بروز بادي مي شود ، مي شكندکاهش سر و صدای ایجاد شده در طول پرواز. با جریان هوا به پشت بال ، سازه هایی مانند حاشیه - شبیه به روند مد - در انتهای پرها با پراکندگی سریع و مؤثر هرگونه تلاطم ، سر و صدای بیشتری را کاهش می دهند. این دو ساختار پر با جفت پرواز ، به شدت در شکار آرام جغد نقش دارند.

محققان با استفاده از صفحات سازگار با پرواز خاموش در جغدها ، سعی در استفاده از ساختارهای مختل کننده آشفتگی مشابه دارند. سر و صدای ایجاد شده توسط توربین های بادی و فن ها را کاهش داده و کارایی آنها را بهبود می بخشد.

استفاده از سازگاریهای پر خاموش جغد با فن آوری مدرن توربین نویدبخش تبدیل کارآمدتر انرژی باد است و برجسته می کند که چقدر می تواند در ادغام جهان های طبیعی و فناوری ما موثر باشد.

درخشش سطح

اقتباس پرواز پرواز و گاو نر فقط سطح اختراعات طبیعت را خراشیده است. اشکال اضافی از زیست توده می تواند در فن آوری های جلوگیری از اشتعال با الهام از دارکوب ها ، طرح های قطار شکل گرفته از منقار شاهانه ها و فناوری لیزر تحت تأثیر معماری پرهای پرنده رنگارنگ یافت شود.

مشخص است که چگونه طبیعت از پیشرفت در فن آوری و اهمیت تحقیقات اکتشافی بر روی این سیستم های طبیعی شگفت انگیز در کره زمین الهام گرفته است.

درباره نویسنده

الیاس بربری ، دانشجوی دکتری ، زیست شناسی ، دانشگاه کارلتون

این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.