Krila leptira kriju tajnu kako uništiti ubitačne kišne kapi  

Kišne kapi mogu biti smrtonosna prijetnja krhkim organizmima poput insekata, a snaga udara jednaka je kao kad osobu udara kugla za kuglanje. Opasnost je još veća u slučaju udara velike brzine. Tim biologa proučavao je uticaj kišnih kapi na sitne organizme, poput leptira, koji se često bore da prežive ovaj uticaj.

U preglednoj studiji, „Kako se kiša raspada na biološkim površinama“, objavljenoj 8. juna u Zborniku Nacionalne akademije nauka Sjedinjenih Američkih Država (PNAS), biološki i ekološki inžinjer Sunghwan Jung, sa Univerziteta Cornell u New Yorku, Seungho Kim, i njihove kolege analizirali su kako različite životinje i biljke sprječavaju potencijalnu opasnost od udara kišnih kapi.

“Udaranje kišnih kapi je najopasniji događaj za ovu vrstu malih životinja”, rekao je Sunghwan Jung.

Naučnik objašnjava da osim same sile udara, kiša može uznemiriti zamah krila insekata ili oduzeti ptici njenu toplinu. Shodno tome, ovi organizmi moraju smisliti sredstva za izbjegavanje kontakta sa kišnim kapima onoliko koliko mogu. Da bi gledali kako se to postiže, tim je koristio kameru velike brzine koja snima od 5.000 do 20.000 sličica u sekundi kako bi proučili uticaj vode koja pada na leptire, moljce, viline konjice, perje bluna ptica i listove katsura drveća.

Iako su ranije postojale slične studije, zasnivale su svoja zapažanja o udarima pri brzinama znatno nižim od stvarnih kišnih kapi, koje mogu dostići i do 10 metara u sekundi. Nova studija je otišla dalje, analizirajući vodu koja pada na njihove subjekte velikim brzinama. U procesu istraživanja zabilježene su različite dinamike udara koje su posljedica udara kiše.

Tim je otkrio da dok se kiša sudara sa površinom lista ili krila leptira, ona pogodi mikroskopske šiljke koji izazivaju udarne talase kroz kapi. Kako se talasi mješaju jedan sa drugim, oni prisiljavaju da kiša poprimi naboran obrazac različitih debljina dok se šire po njenom volumenu. Zbog efekta talasa, u trenutku kada je kap spremna da odskoči, šiljci na površini krila probijaju rupe u vodi. Kapljica se, prema tome, raspada u sitne dijelove.

Kako nanoskopski sloj voska na prirodnim površinama takođe pomaže u odbijanju vode, zajedno sa fragmentacijom same kapi, efekat smanjuje vrijeme kontakta između tečnosti i površine za do 70 procenata, tvrdi studija. Kako ovo smanjuje količinu prenosa toplote i zamaha, moglo bi značiti promjenu igre za insekte kojima očajnički treba malo topline u njihovim mišićima da bi mogli da pobjegnu od grabežljivaca.

“Imajući ovu dvoslojnu strukturu – jednu mikroskopsku (grubu bradavičastu strukturu) i drugu nanoskopsku (voštana struktura), ovi organizmi mogu imati super hidrofobnu površinu kojom odbijaju vodu”, objasnio je Jung.

Kim i njegove kolege takođe su uhvatili ove fragmentirane kišne kapi kako krijumčare patogene gljivične spore – otkrivajući kako gljivice mogu da koriste biljnu odbranu da bi poboljšale svoje moći širenja. “Ovo je prva studija koja je shvatila kako kišne kapi velike brzine utiču na ove prirodne hidrofobne površine”, rekao je Jung.

Podvlači da bi istraživanje o tome kako mikro-šiljci na leptirovim krilima razbiju kišne kapi, inžinjeri mogli da koriste kako bi razvili naprednije hidroizolacione materijale. “Postoji ogromno tržište za ove vrste površina”, rekao je Jung.