Kolibries is die enigste voëls wat sywaarts en agtertoe kan vlieg danksy 'n evolusionêre kenmerk van hul spier- en skeletstruktuur. (Shutter)

Is evolusie die beste uitvinder? Met honderde miljoene jare se werk en die natuurlike wêreld as doek, lyk dit so.

Evolusie, van die waterhoudende kamele van die woestyn tot die lang vlieg albatrosse van die see, het die vermoë van diere gevorm om hulle die beste te help om te oorleef en te floreer.

My nagraadse navorsing ondersoek sommige van die mees indrukwekkende uitvindings van evolusie, waarvan baie by voëls voorkom. Spesifiek bestudeer ek voëlvluggedrag en hoe verhoudings tussen liggaamsmassa, vleuelgroottes, spesiesverwantskap en ander biologiese eienskappe ontwikkel het om die buitensporige vlug wat ons by baie spesies sien, te genereer.

Hierdie uitvindings is so buitengewoon dat ons hulle bestudeer om hul ontwerp in alledaagse tegnologie toe te pas.

Neem byvoorbeeld die vinnige en presiese vlug van 'n kolibrie wat ons gehelp het om vliegtuie te ontwikkel wat ook ingewikkelde maneuver is. Of 'n uil se onstuimige vlug, wat die ontwerp van stil en doeltreffende windturbines ingelig het. In albei gevalle put biomimiek uit natuurlike uitvindings om ons huidige tegnologieë te ontwerp en te verbeter.

Presiese maneuvers

Kolibries is van die kleinste voëls ter wêreld. Hulle het klein, liggewig bolyf met relatiewe groot vlerke wat hulle met ongelooflike presisie opmerklik vinnig kan laat vlieg. Maar baie soorte voëls het groot vlerke, so wat onderskei kolibries as dit kom by hul ongelooflike bestuurbaarheid?

Die geheim lê in hul spiere en bene.

kolibries benodig groot vleuelspiere om hul vlerke voortdurend tydens vlug te klap, bekend as 'n hoëvlerkfrekwensie. Met 'n hoë frekwensie van die vlerkvlieg kan kolibries hul unieke vlug voer, veral tydens hul somerbesoeke aan u blomme en voeders in die agterplaas.

Slow-motion video van kolibries tydens vlug.

{vembed Y = gJ_T_Y1rxHw}

Kolibries benodig groot hoeveelhede energie om voortdurend te vlieg en versamel kos. Daarbenewens is die aanpassing van 'n lang borsbeen die perfekte oppervlak wat nodig is vir vlerkspiere: hoe groter die oppervlak van die borsbeen, hoe meer spiere kan met mekaar verbind word.

Om te hang, klap kolibries hul vlerke in die vorm van 'n agtste figuur. Hierdie vleuelklopstyl word moontlik gemaak deur deurlopende “polsslag” vanaf hul verkorte armbeen - 'n unieke eienskap wat nie by enige ander voëlspesie voorkom nie. Deur saam te werk, laat die spiere en bene van kolibries toe swaai en sywaarts en agtertoe vlug by snelhede bo 50 km / uur.

Toe wetenskaplikes kyk hoe die spiere en bene van kolibries saamkom om 'n vinnige, presiese vlug in hierdie klein voëls te bewerkstellig, het hulle belanggestel in die vraag of dieselfde meganismes ontwerp kan word.

'N Voorbeeld van hierdie inspirasie is AeroVironment se Nano Hummingbird, ontwikkel as 'n prototipe vir die US Defense Advanced Research Projects Agency. Die Nano Hummingbird is 'n dreunapparaat wat die vlug van kolibries naboots om 'n rats, manoeuvreerbare rand te kry.

Hierdie drones kan toegang tot onbereikbare plekke verkry en inligting via 'n aangehegte videokamera versamel. Met meer navorsing oor die presisie van die kolibrievlug en die alledaagse implikasies daarvan, kan drones wat die natuurlike onbekende gebiede effektief kan ondersoek, vinniger plaasvind as wat voorheen geglo is. Hierdie drone-vooruitgang kan toegepas word op weermonitering, pakketsending en selfs kinematografie.

Stil vlug

As roofdiere in die nag, vertrou uile op hul stille jagaktiwiteite om prooi suksesvol te vang. Om tydens vlug te opstyg, is 'n groot hoeveelheid liftkrag nodig om van die grond af te klim, en meer energie is nodig om in die lug te bly. Om hierdie hefkrag op te wek, is dit egter nodig dat uile met hul groot vlerke klap. U sou dink dat die klap van sulke groot vlerke 'n groot hoeveelheid geluid sou maak en die doel van 'n stilswye verslaan. Maar doen dit?

Tydens vlug skep die beweging van 'n voëlvleuels 'n onstuimigheid in die lug, wat die bekende flappende geluid laat hoor. Uile het egter ongelooflike meganismes ontwikkel wat geraas tydens vlug verminder. Die geheim lê in hul veerstrukture.

'N BBC-aarde-eksperiment wat ondersoek waarom uile so stil vlieg.

{vembed Y = d_FEaFgJyfA}

Uilvlerke het vere met skerp kante, genaamd serrations, langs hul fronte wat tydens die vlug in kontak met die lug is. hierdie serrations breek die lugturbulensie op wat normaalweg windgeraas veroorsaaken verminder die geraas wat tydens vlug gegenereer word. Terwyl lug na die agterkant van die vlerk vloei, verminder soomagtige strukture - soortgelyk aan die modetendens - aan die einde van die vere die geraas verder deur vinnig en effektief enige onstuimigheid te versprei. Saam met sweefvlug dra hierdie twee veerstrukture sterk by tot die stil jag van 'n uil.

Op grond van die stille vlugaanpassings in uile, probeer navorsers om soortgelyke onstuimige strukture te gebruik om verminder die geraas wat deur windturbines en waaiers geproduseer word en die doeltreffendheid daarvan verbeter.

Die toepassing van die uil se stille veeraanpassings aan moderne turbintegnologie beloof meer doeltreffende omskakeling van windenergie en beklemtoon hoe effektief dit kan wees om ons natuurlike en tegnologiese wêrelde te integreer.

Kras die oppervlak

Die aanpassings van kolibrie en uilvlug krap net die oppervlak van die uitvindings van die natuur. Bykomende vorme van biomimiek kan gevind word in die voorkoming van harsingskudding wat geïnspireer is deur houtspekte, treinontwerpe gevorm uit die bekke van die visvissers en lasertegnologie wat beïnvloed word deur die argitektuur van kleurvolle voëlvere.

Dit is duidelik om te sien hoe die natuur die ontwikkeling van tegnologie geïnspireer het, en hoe belangrik dit is om die wonderlike natuurlike stelsels op aarde te ondersoek.

Oor Die Skrywer

Ilias Berberi, PhD-student, biologie, Carleton Universiteit

Hierdie artikel is gepubliseer vanaf Die gesprek onder 'n Creative Commons lisensie. Lees die oorspronklike artikel.