Първото нещо, което забелязвате за отдела за колекции на ентомологията, отдел Lepidoptera, в Музея по естествена история на Smithsonian е слаба, неуловима миризма. Mothballs. Накратко обмислих космическата ирония на молци в стая, пълна с молци (и пеперуди, родословна от молци, еволюирала да лети през деня), преди да се обърна към Боб Робинс, изследователски ентомолог. „Има много насекоми, които ще се хранят с изсушени насекоми“, каза той, „така че традиционно сте държали тези вредители, използвайки нафталин или молци“.
От тази история
[×] ЗАКРИТЕ
Учените смятат, че преливащите се крила на пеперудата морфос могат да бъдат използвани в технологиите, за да се възползват хората
Видео: Как крилата на пеперудата вдъхновяват иновациите
Свързано съдържание
- Този вдъхновен от Conch-Shell материал може да направи каските и бронежилетите по-безопасни
- Самолетен дизайн, вдъхновен от природата и активиран от Tech
- Учените създават подобен на червей робот, който може да се набие по земята
- Когато животните вдъхновяват изобретенията
- Как природата ни прави по-умни
Мотиците са постепенно премахнати (в полза на замразяването на нови екземпляри, за да се убият всякакви вредители), но тази задържаща се миризма, както и безкрайните чекмеджета на насекоми, приковани под стъкло и внимателно подредени в редица след редица стоманени шкафове, само за таксономично потомство засилва чувството за възраст в приглушената камера. Изглежда, че времето стои неподвижно като милионите екземпляри.
Но порите през тези чекмеджета, през точно разположените ескадрили на лястовици и залези на молци и започва да се оформя различна идея: Това не е латентно хранилище, а лаборатория, която изследва изключително успешно предприятие. В продължение на около 150 милиона години тези „продукти“ са били безмилостно прототипирани, тествани на пазара, модернизирани, усъвършенствани и по друг начин са направени нови и подобрени, тъй като светът около тях се променяше. Всеки от тези крехки екземпляри е пакет от иновации, които чакат да бъдат разбрани и адаптирани.
Това е идеята, която стои зад все по-влиятелната дисциплина на биомимикрията: че ние, хората, които се опитваме да направим нещата само за миг на еволюционното око, имаме много да научим от дългите процеси на естествен подбор, независимо дали е как да направете крилото по-аеродинамично или градът по-устойчив или електронният дисплей по-жив. Преди повече от десетилетие град на MIT на име Марк Майлс се занимаваше в областта на микроелектромеханичната и обработка на материали. Докато минавал през научно списание, той бил спрян от статия за това как пеперудите генерират цвят в крилата си. Блестящото иридисцентно синьо на различните видове Morpho, например, идва не от пигмент, а от "структурен цвят". Тези крила съдържат наноразмерна сглобка от херпес зостер, чиято форма и разстояние една от друга са подредени по точен модел, който разрушава. светлоотразителни светлинни дължини на вълната, за да се получи блестящото синьо. За създаването на същото това синьо от пигмента ще е необходима много повече енергия - по-добре използвана енергия за летене, хранене и възпроизвеждане.
Майлс се чудеше дали тази способност може да се използва по някакъв начин. Къде другаде може да искате невероятно жив цвят в тънка опаковка? Разбира се: в дисплей с електронно устройство. Qualcomm, която придоби компанията Miles, създадена за разработване на технологията, я използва в своя дисплей Mirasol. „Ние използваме феномените на оптичните смущения“, казва Брайън Гали, старши директор по управление на продуктите в Qualcomm. Под стъклената повърхност се крие огромен набор от интерферометрични модулатори, по същество микроскопични (10 до 50 микрона квадратни) огледала, които се движат нагоре и надолу, за микросекунди, за да създадат подходящия цвят.
Подобно на крилата на пеперудата, „дисплеят приема бялата околна светлина около нас, бялата или слънчевата светлина и чрез намеса ще ни изпрати обратно цветно изображение“, казва Гали. За разлика от конвенционалните LCD екрани, Mirasol не трябва да генерира собствена светлина. „Яркостта на дисплея просто се мащабира с околната светлина.“ В резултат на това Mirasol консумира една десета от мощността на LCD четеца. Qualcomm използва дисплея в електронен четец и го предлага за лиценз на други компании.
Въпреки че биомимикрията вдъхновява човешките иновации в продължение на десетилетия - един от най-често цитираните примери е велкро, който швейцарският инженер Жорж дьо Местрал патентова през 1955 г., след като изучава как бурите са залепили по дрехите му - по-добрата технология и по-нюансираните изследвания са позволили все по-сложни адаптации, Софтуерът за дизайн, създаден от немския изследовател Клаус Матек - и използван в автомобилите на Opel и Mercedes - отразява начините, по които дърветата и костите разпределят силата и натоварванията. Почитател, създаден от Pax Scientific, заимства от моделите на въртеливи водорасли, nautilus и колела, за да се движи по-ефективно въздуха. Напоената със солена вода оранжерия в катарската пустиня ще използва кондензационни и изпарителни трикове, извлечени от носа на камила. Сега, отчасти благодарение на непрекъснатите иновации в производството на наноразмери, производителите предлагат на пазара все по-голям набор от продукти.
Биомимикрията сама по себе си не е продукт, а процес, използвайки природни организми и процеси, за да стимулира иновациите. Организации и дори градове могат да потърсят вдъхновение за екосистемите, казва Тим Макги, биолог и член на Biomimicry 3.8, консултантска компания в Монтана. В Lavasa - описан като „първият планиран град на Индия“ от неговите разработчици, които се надяват в крайна сметка да построят домове за повече от 300 000 души там - гилдията се консултира с ландшафтни архитекти. По този начин стратегията за засаждане включва широколистни дървета, образувайки балдахин за улавяне и след това, чрез изпаряване, да отразява почти една трета от мусонния дъжд, който го удря. Този ефект действа „като двигател, който задвижва мусона във вътрешността“, казва Макги, който помага да се предотврати засушаването там. Хидродинамично ефективната форма на листата от дърво банян повлия на дизайна на по-добра диспечераща се вода на покрива, докато системите за отклоняване на водата са вдъхновени от начините, по които комбайните мравки насочват водата далеч от гнездата си. Първият „град” на „Лаваса” е завършен, като още четири прогнози ще бъдат предвидени до 2020 г.
Всички говорят за начини за намаляване на човешкия отпечатък или за достигане на „нето нула“ въздействие. Но природата, казва Макги, обикновено върви с една стъпка по-нататък: „Почти никога не е нула - продукцията от тази система обикновено е полезна за всичко около нея.“ Ами ако бихме могли да изградим нашите градове по същия начин? „Ами ако в Ню Йорк, когато вали дъжд, водата, която влезе в река Изток, беше по-чиста, отколкото когато падна?“ А какво ще стане, когато, когато горят гори, пламъците могат да бъдат угасени по начин, който не зависи от това на токсични вещества? „Природата създава забавители на горенето, които не са токсични“, отбелязва Макги. "Защо не можем?"
От години изследователите се фокусират върху химията на забавители на горенето, без резултат. Но вероятно природните процеси биха могли да предложат някакъв път към иновациите в лабораторията, казва Макги. Може би това е начинът, по който се отварят шишковите борови шишарки пред топлината (за да се даде възможност за възпроизвеждане, дори когато огънят унищожава гората), или начинът, по който евкалиптовите дървета хвърлят разпръснати парчета бързо горяща кора, за да изсмучат кислорода и да отнемат огъня от главния багажника. Jaime Grunlan, инженер-механик в Texas A&M, е разработил огнеустойчива тъкан, която използва хитозан, възобновяем материал, взет от черупки на омари и скариди (и химически роднина на хитина в крилете на пеперудите), за да създаде полимерно покритие с нанослой че при излагане на топлина произвежда въглеродна „черупка“, която защитава тъканта.
Lepidoptera олицетворява някои от проблемите, които са били извадени на работното място на природата в продължение на много хилядолетия. В еволюционния призив и реакция между плячка и хищник много молци са развили способността да откриват ултразвуковото щракване на прилепи, а някои дори могат да изпращат объркващи контрасигнали. Крилата на пеперудата са склонни да са черни по-близо до телата им, за да помогнат за улавяне на топлина. Тези крила са покрити с устойчиво на замърсяване покритие - те се самопочистват. Декоративните „очи“ на тези крила, предназначени да изплашат хищниците, често са разположени близо до ръба, за да се сведе до минимум щетите на крилото, ако пеперудата е ухапана.
И тогава е цветът - за какво мислим, когато мислим за пеперуди. "Хората ги наричат летящи цветя", казва Робинс. Докато някои използват цвят за камуфлаж, най-ярките видове тръгват по другия път, рекламирайки своята токсичност за евентуални хищници в призрачен дисплей. Писателят Дейвид Куамен ги нарича „бимбосите на естествения свят“, „еволюционен експеримент в чистия декоративен излишък.“ Като цяло, пише Quammen, пеперудите „представляват идеал за сладост и нежна грация, който изглежда почти невинен от цялата безмилостна еволюционна свобода“ - за всички. ”И има богат вдъхновение, което чака да излети на тези криле на крилата.
Изследователи от Шанхайския университет Jiao Tong, вдъхновени от пеперуди за птици - черната зона на крилата им позволява почти пълно усвояване на светлината, да улавят топлина - създават структурно подобен супер черен аморфен въглероден филм, който помага да се създаде по-ефективна слънчева технология. Проект, наречен NOtES, който е резултат от проучвания в университета „Саймън Фрейзър“ в Британска Колумбия, използва наноразмерни структури, смущаващи светлината, за да създаде печат против фалшифициране, който е по-труден за напукване от холограма и може да бъде „отпечатан“ не само на банката бележки, но върху цяла гама други обекти. Тагове за радиочестотна идентификация (RFID), които се използват за всичко - от проследяване на инвентара до усещане за ефективността на гумите, обикновено не работят добре в екстремни среди, особено там, където има вода или метал. И така компания на име Omni-ID адаптира принципа на смущение, за да създаде по-надежден RFID, използвайки малки метални везни в маркерите, за да подобри предаването на радиосигнали.
Като се има предвид, че Morpho използва цвят, за да привлече вниманието, изглежда подходящо пеперудата да е вдъхновила и човешката мода. Дона Сгро, моден дизайнер в Сидни, Австралия, и самоописан „случаен лепидоптер“, създаде три рокли от плат, наречен Morphotex, без пигмент, иридисцентно син материал, който черпи цвета си от оптични смущения. Sgro казва, че докато Morphotex елиминира нуждата от оцветители (и по този начин потенциално носи по-малък отпечатък върху околната среда), нейният интерес варира извън обичайния „дизайнерски подход за решение на проблема“, който биомистистите са склонни да следват. В крайна сметка модата е повече от основната нужда от дрехи. Как начинът, по който природата използва естетиката, може да информира начина, по който правим? Сега Sgro учи за докторска степен по биомимирия и мода в Кралския институт за мода в Мелбърн.
Двамата с Робинс излязохме от колекционния център на Природонаучния музей и отидохме до близкия павилион на пеперудите и това беше като любов на лепидоптер. Една жена подреди смартфона си, за да снима монарх, който се храни с цвете. Японски турист възкликна, когато на рамото си кацна кариерата на залива. Дете, изпищяло като морфо пелеиди, бавно размахваше сините си сини крила. Не е лесно да си представим как тази сцена се случва с някое друго насекомо; справедливо или не, ние не посещаваме павилиони с мравки или мравки.
Попитах за особената привлекателност на тези насекоми. "Не ужилват, не хапят", каза той. „Тези, които хората виждат, обикновено са доста. Някои от тях са вредни за селското стопанство, но са доста приятелски настроени момчета и са адски много по-красиви от повечето други насекоми. “Ако само, мислех си, хората сега биха могли да знаят колко полезна може да бъде цялата тази красота.
