Öntisztuló robotokat is inspirálhat az állati szőrzet

2015.12.12. 13:09

Ha megértjük, miképpen tartják tisztán magukat az állatok, képesek leszünk olyan műszaki eszközöket tervezni, amelyek működésük során nem piszkolódnak be.

Néha a szemünk előtt lévő dolgok a legrejtélyesebbek. Ez vezethette az amerikai Georgia Műszaki Egyetem kutatóit, akik több mint kéttucat tudományos tanulmány összevetésével, valamint 27 emlős- és rovarfaj vizsgálatával próbáltak választ adni arra az egyszerűnek látszó kérdésre, hogy miképpen tartják tisztán magukat az állatok. 

A kutatók azt vizsgálták, hogy miképpen tartják tisztán magukat az állatokForrás: Wikimedia Commons

A kutatás eredményei lehetőséget teremtenek arra, hogy fontos műszaki eszközeink, például egyes szenzorok, robotok és drónok működését ne veszélyeztesse a menet közben felületükre rakódó por, pollen vagy más piszok. A tanulmány a Journal of Experimental Biology folyóiratban jelent meg. 

Meglepően szőrösek az állatok

Az amerikai kutatók először az egyes fajok szőrösségét vizsgálták. Gondolta volna, hogy a mézelő méh és a mókus testét egyaránt tízmillió szőrszál borítja? És ez még nem is sok a pillangóhoz vagy a molylepkéhez képest, amely tízmilliárd szőrszállal rendelkezik. A mi fejünkön jó esetben százezer hajszál van.

Háziméh (Apis mellifera)Forrás: Wikimedia Commons

"Evolúciójuk során az állatok valószínűleg azért lettek szőrösek, mert az segít melegen tartani őket. Ám a bunda kényelmetlenséget is okoz: minél több ugyanis a szőrszál, annál nagyobb a fajlagos felületük, amelyen megtapadhat a szennyeződés", mondta David Hu, a Georgia Egyetem professzora, a kutatás társszerzője.

Mi a közös egy macskában és egy pingpongasztalban?

Ki kellene számolni, mennyi a fajlagos felülete egy-egy állatnak. Ez mutatja meg ugyanis, hogy mekkora felületen tapadhat meg kosz az állaton, – gondolta Hu és mérnök-doktorandusza, Guillermo Amador.

Minél szőrösebb egy állat, annál nagyobb az összesített, azaz fajlagos felülete, hiszen a bőr felszínéhez hozzá kell adni minden egyes szőrszál felszíni területét is. A fajlagos felület százszorosa is lehet a bőrfelszín méretének.

A macska fajlagos felülete egy pingpongasztal felületével egyezik megForrás: Wikimedia Commons

Számításaik szerint a méh fajlagos felülete megfelel egy szelet toast-kenyérnek. A macskáé egyezik egy pingpongasztal felületével, a csincsilláé pedig egy terepjáróéval. A hódnak nagyjából háromszázmillió szál szőr borítja a testét, ennyi lakosa van az Egyesült Államoknak.

A világ legsűrűbb szőrzetű állata a tengeri vidra: testét akár nyolcszázmillió szál szőr is boríthatja, négyzetcentiméterenként 26 000–165 000 szálas sűrűséggel – ennek megfelelően a vidra fajlagos felülete egyenlő egy jéghokipályáéval.

Nem mindegyik állat tisztálkodik "zöld" módon

Minél nagyobb a fajlagos felület, annál nagyobb feladat tisztán tartani. Az állatok egy sor stratégiát fejlesztettek ki a tisztálkodásra, és viccesen hangzik, de ezek közül némelyik nem megújuló forráson alapul, vagyis energiaigényes.

A kutya úgy rázza le a hátára jutott vízcseppeket, mint egy centrifugaForrás: Flickr/Angus Chan

"A kutya úgy rázza le a hátára jutott vízcseppeket, mint egy centrifuga – mondta Amador. – A méh sörtés lábaival takarítja le a testére és szemére tapadt virágport. A muslica a fején és a torán lévő szőrszálakkal valósággal kilövi a rá tapadt piszkot, méghozzá olyan gyorsulással, ami ötszázszorosa a Föld gravitációjának."

Néha furcsa eszközök segítenek

A szerencsésebb állatoknak nem kell óriási energiákat fordítani a tisztálkodásra, mert az magától bekövetkezik.

Az emlősök szempillája például nemcsak a szem körüli légáramlatokat enyhíti, hanem eltereli a szem felé tartó piszokszemcséket is. A kabóca szárnyán apró tüskék vannak, amelyek úgy pukkasztják ki a levegőben lebegő baktériumokat, mint mi egy léggömböt.

Ezeket a valóban megújulónak tekinthető, plusz energiát nem igénylő technikákat már alkalmazhatjuk műszaki eszközeink fejlesztéséhez.

Különösen az önjáró szerkezeteket fenyegeti gyakran az a veszély, hogy szennyeződés miatt meghibásodnakForrás: ESA-PRODUCTION AOES medialab/ESA-AOES medialab/Aoes Medialab M.Thiebaut

"A környezettel való interakció piszkolódással jár. Ha megértjük e biológiai rendszerek működési elvét, mint például a szempilla esetében, akkor azokból ötleteket meríthetünk ahhoz, hogy csekély energiabefektetéssel tisztán tartsuk értékes műszereinket, gépeinket", mondta Hu.

Különösen az önjáró szerkezeteket, például a Marsra küldött rovereket fenyegeti gyakran az a veszély, hogy szennyeződés miatt meghibásodnak.