„Veličanstvena“ struktura perja južnoafričke pustarke omogućuje novi dizajn boca za vodu
Zahvaljujući sposobnosti zadržavanja vode u svom perju, ptice pustarke mogle bi nadahnuti proizvodnju nove generacije upijajućih materijala
Istraživači sa Sveučilišta Johns Hopkins su pomoću mikroskopa visoke razlučivosti i 3D tehnologije uspjeli dobiti dosad neviđene snimke perja pustarke i njihove jedinstvene strukture te prvi put otkrili kako ova vrsta ptica u njemu uspijeva zadržati vodu.
„Izuzetno je fascinantno kako je priroda uspjela stvoriti tako savršeno učinkovite strukture koje upijaju i zadržavaju vodu“, kaže koautor istraživanja Jochen Mueller, docent na Odjelu za civilno i sistemsko inženjerstvo Sveučilišta Johns Hopkins, koji se specijalizirao za pametne materijale i dizajn. „Iz inženjerske perspektive, mislimo da bi ovo otkriće moglo dovesti do proizvodnje novih materijala nadahnutih rješenjima prirodnog dizajna.“
Pustarke (Pteroclidae), srednje velike ptice nalik golubu, nastanjuju pustinjske stepe i polupustinje Euroazije i Afrike. U afričkim pustinjama obično se gnijezde na udaljenosti od oko tridesetak kilometara od pojilišta kako bi bile sigurne od grabežljivaca. Kada donose vodu ptićima, odrasli mužjaci izvode jedan od najfascinantnijih manevara u prirodnom svijetu prikupljajući vodu i noseći je u letu prema svom gnijezdu. Ovaj pothvat je još nevjerojatniji s obzirom na to da prikupljena voda čini oko 15 % tjelesne težine pustarke, čiju većinu sigurno prenese leteći oko pola sata brzinom od oko 60 km/h.
Mužjaci pustarke jedine su ptice za koje se zna da imaju ovu sposobnost, a ključno je njihovo posebno prilagođeno trbušno perje. Istraživači su prvi put ovu izvanrednu sposobnost ptica dokumentirali još prije više od 50 godina, a zahvaljujući suvremenoj tehnologiji istraživači sa Sveučilišta Johns Hopkins prvi su uspjeli dokazati kako funkcionira pohranjivanje vode u perju ove vrste ptica.
Jochen Mueller i Lorna J. Gibson, inženjerka s Instituta za tehnologiju u Massachusettsu (Massachusetts Institute of Technology - MIT), usredotočili su se na mikrostrukturu trbušnog perja pomoću skenirajuće elektronske mikroskopije, mikrokompjutorizirane tomografije, svjetlosne mikroskopije i 3D videografije, pomno promatrajući sitne suhe i mokre dijelove ptičjeg perja.
- Izvor: Johns Hopkins University
Mueller je pojedinačnu strukturu svakog pera opisao kao „veličanstvenu“, s komponentama na nekoliko načina optimiziranim za držanje i zadržavanje vode, uključujući način na koji se savijaju i formiraju zaštitne klastere kada su mokre. „Bili smo oduševljeni kada smo vidjeli tu razinu detalja, koje moramo što bolje razumjeti kako bismo koristili te principe za stvaranje novih materijala“, kaže Mueller.
Istraživački tim je također računalno modelirao unos vode iz perja te se očekuje kako će njihova otkrića poduprijeti buduće inženjerske dizajne koji zahtijevaju kontroliranu apsorpciju, sigurno zadržavanje i lako otpuštanje tekućina. Moguće primjene uključuju izradu mreža za skupljanje i zadržavanje vode od magle i rose u pustinjskim područjima, ali i bolje dizajniranih boca za vodu.
Mueller tako razmišlja o novom dizajnu boce ili većih spremnika za vodu koji su sigurni za držanje veće količine tekućine, ali uključuju unutarnji sustav nalik peru koji sprječava njihanje vode u pokretu. Takve boce ili vodeni mjehuri bili bi, primjerice, vrlo korisni sportašima. „Općenito, novi dizajn omogućio bi lakše korištenje, učinkovito upijanje, ali i ispuštanje tekućine“, kaže Mueller koji slične strukture planira ispisati 3D pisačem i pokrenuti njihovu komercijalnu primjenu.
Trbušno perje korišteno u ovom istraživanju potječe od jednog odraslog mužjaka južnoafričke pustarke (Pterocles namaqua) iz zbirke Muzeja komparativne zoologije Sveučilišta Harvard. Istraživanje je financirala Američka nacionalna zaklada za znanost (NSF), a rezultati su objavljeni u časopisu Journal of the Royal Society Interface.
S.F. / Ekovjesnik