» سوسک بیابانی نامیب چگونه آب جمع می کند؟
آیا این سوسک بیابانی می تواند به انسان در برداشت آب از مه یا شبنم کمک کند؟
برای زنده ماندن در بیابان خشک جنوب غربی آفریقا ، این سوسک پادراز و باهوش با قدی به بلندی ۲ سانتی متربه اندازه یک زغال اخته طول داردو سوسکهای سیاه نامیب که اغلب در تپههای شنی یافت می شوند،یک روش منحصر به فرد برای بقا در صحرای خشک و دور افتاده نامیبیا واقع در جنوب غربی آفریقا دارد.
صحرای نامیب، یکی از بزرگترین و قدیمیترین صحراهای جهان است، سوسک صحرای نامیب آب را از مه تهیه می کند. تنها عاملی که بقا را در این سرزمین خشک به پیش میراند، مه صبحگاهی است که از سمت اقیانوس به سمت بخشهای داخلی صحرا کشیده میشود .
در اصل چرخه حیات در نامیب را همین مه صبحگاهی میگرداند. چرا که بخش اعظم جانوران و گیاهان این خطه از آفریقا از آن به عنوان یگانه منبع آبی قابل اتکایشان بهره میبرند.
آنها در اوایل صبح، خودشان را به بلندی تپههای شنی رسانده و این حشره جسورانه بدن خود را به باد تکیه می دهد و از پاهای دراز عقبیشان استفاده میکنند تا انتهای بدنشان را تا حد ممکن در هوا بالا نگه دارند. این سوسکها سپس منتظر میشوند تا مه موجود در هوا به تدریج به قطرات آب تبدیل شده و بر روی بدن آنها بشیند.
با گذشت زمان قطرات آب بزرگتر و سنگین تر میشوند و زاویه شیب داری که بدن سوسک دارد، سبب میشود که آب آرام آرام به سمت پایین غلتیده و همچون یک نوشیدنی گوارا وارد دهان سوسک شود. سوسکها از نوشیدن این مایع حیاتی کمال لذت را میبرند. اما رژیم غذایی اصلی این سوسکها را دانههایی که به وسیله باد جابجا میشوند و تکههای جدا شده از گیاهان تشکیل میدهند.
پوسته سخت این سوسکهای صحرایی یک لایه خارجی روغنی دارد که مانع از دست دادن آب میشود. این لایه در عین حال مانعی بر سر راه جذب هرگونه رطوبت نیز هست اما تکنیک منحصربهفرد پا در هوا نگه داشتن این حشره این اطمینان را به همراه دارد که هیچ آبی از دست نمیرود.
سالهاست که دانشمندان سعی کرده اند اسرار این حشره را برای کمک به تأمین آب تمیز برای کسانیکه در نقاط کم آب را یاد بگیرند . اکنون ، تیمی از محققان درک عمیق تری از چگونگی بافت موجود در بدن حشرات به جمع آوری آب دارند.
در سراسر جهان مردمانی زندگی میکنند که با مشکل کمبود آب مواجه هستند. محققان مادهای ساختهاند که میتواند با متراکم کردن هوا، آب از آن استخراج کنند. آنها با الهام گرفتن از سه گونهی جاندار، از جمله سوسک بیابانی نامیب (Nameeb)، چنین مادهای را ساختند.
محققان ده ها سال تلاش کرده اند تا دریابند که چگونه حشرات قطرات آب را به دهان خود منتقل می کنند. اما ابتدا سوسک باید قطرات را جمع کند. بنابراین ، هانتر کینگ ، فیزیکدان دانشگاه آکرون در اوهایو ، و همکارانش بر چگونگی شکل و بافت سوسکها ، میزان قطرات آب را که می توانند از هوا بگیرند ،تحقیقات زیادی انجام دادند.
پوسته این حشره برجستگیهای ریز زیادی دارد که در آنها قطرات آب تشکیل میشوند. محققان این پوسته را مبنای کارشان قرار دادند. اما این آبها باید به سطح پوسته منتقل شوند، تا برای ساختن آبِ بیشتر، فضا ایجاد شود. راه حل محققان برای این کار در کاکتوس وجود داشت.
آنها از ساختار سطح کاکتوس و سنبلههای آن الهام گرفتند و از مادهای آب گریز استفاده کردند. برای این ماده آبگریز هم، از لبهی لغزنده گیاهان گوشت خوار کوزهای کمک گرفتند. محققان با ترکیب این سه نوآوری سطحی ساختند که میتواند به طور مداوم از هوا، آب تولید کند.
ساخت چنین مادهای میتواند باعث افزایش تولید آب و الکتریسیته شود. شاید یک قطره کوچک آب، ناچیز به نظر بیاید، اما فرایندهای فیزیکی مربوط به تشکیل و حرکت مایعات برای عملکرد نیروگاههای برق حرارتی، سیستمهای نمک زدایی و سیستمهای تهویه ضروری است.
علاوه بر این، تراکم برای جمعآوری آب شیرین در اقلیمهای خشک حیاتی است. معضل کمآبی در این مناطق یک مشکل جهانی است که روز به روز شدت بیشتری میگیرد.
محققان قبلا هم تلاش کرده بودند که از تواناییهای شگفتانگیز سوسک بیابانی نامیب الگو برداری کنند. این حشره با استفاده از پوسته ناهموارش، آب مورد نیازش را از بادهای مهآلود و دورهای در بیابان تامین میکند.
تاکنون دانشمندان فکر میکردند که خاصیت شیمیایی سطح پوسته این سوسکها عامل اصلی جمعآوری آب بوده است و اما حالا در این مطالعه جدید پی بردهاند که در واقع، چیدمان فیزیکی و مکان این برجستگیها اهمیت زیادی دارند.
براساس این مطالعه، در چنین سطوحی، قطرات آب با شش برابر سرعت بیشتری بزرگ میشوند. این ماده میتواند در مقایسه با دیگر مواد، در زمان کوتاهی، حجم زیادی از آب را منتقل کند. «کیو-چول پارک»، یک محقق و اولین نویسنده این مقاله میگوید: «ما با آزمایش فهمیدیم که هندسه این برجستگیها میتواند فرایند تراکم را آسان کند.»
محققان میگویند انتظارشان این بود که قطرات بزرگتر در سطوح سردتر تشکیل شوند. اما آزمایشهایشان الگویی دقیقا متضاد آن را نشان داد؛ یعنی قطرات بزرگتر در دماهای بالاتر تشکیل میشوند. این ساز و کار میتواند در مناطق گرم و خشک بسیار مفید باشد. چرا که بیشتر وقتها قطرات آب در آن مناطق قبل از اینکه جمعآوری شوند، بخار میشوند. این سیستم میتواند برای تولید برق هم مفید باشد.
در برخی مناطق خشک مانند لبه صحرا در مراکش ، ساکنان سالها در حال برداشت مه بودند. آنها از مش استفاده می كنند كه آب را به داخل لوله ها هدایت می كند و آن را به روستا منتقل می كند. چان می گوید ، مه هنوز یک منبع گیرنده سخت است و حتی افزایش اندک کارایی ممکن است به نفع جوامع تشنه باشد.
جاناتان بوریکو ، مهندس بیومکانیک در موسسه پلی تکنیک ویرجینیا و دانشگاه ایالتی بلکسبورگ ، که درگیر کار نبوده است ، می گوید: توجه به هدف تحقیقات سوسک به چگونگی رسیدن حشرات بسیار مه آلود ، حرکت خوبی است. وی خاطرنشان می کند که این جنبه از روند جمع آوری آب سوسک ها از مدت ها پیش نادیده گرفته شده است.
چان می گوید ، اگر محققان بتوانند از این خصوصیات برای ایجاد مواد با الهام از سوسک استفاده کنند ، مهندسان می توانند برای چادرهای پناهندگان وسیله ای برای جمع آوری آب طراحی کنند که بتواند قطرات آب را از باد بگیرد.
منبع sciencemag