Sahra Gümüş Karıncaları gezegendeki en sıcak iklimlerden birinde yaşıyor ve hayatta kalmak için serin kalmayı nasıl başarıyor? Bir grup araştırmacı, bu sorunun cevabını bulmuş ve bu bulguların mükemmel soğutma özelliklerine sahip düz optik bileşenlerin geliştirilmesine yol açabileceğini keşfetmiş.
Columbia Üniversitesi, Zürih Üniversitesi ve Washington Üniversitesi araştırmacılarının yer aldığı bir uluslararası proje ortak bir işbirliği ile gerçekleştirildi. Araştırmacılar, karıncaların görünür ve yakın kızılötesi de dahil olmak üzere geniş bir elektromanyetik dalga yelpazesini kontrol etmelerine yardımcı olan benzersiz saç özellikli tüylerini kullandığını keşfettiler. Farklı spektral bantlar, vücut ısısını düşürmek için kullanılan farklı fiziksel mekanizmalar anlamına geliyor.
Columbia Üniversitesi’nde Uygulamalı Fizik alanında profesör olan Nafgang Yu, “Bu evrimin, fizyolojik bir görevi yerine getirmek ve hayatta kalmak için fiziksel özelliklerin adaptasyonunu tetiklediğini anlattığını – Sahra gümüş karıncalarının aşırı ısınmasını önlemek için bir örnek” olduğunu söylüyor. Ayrıca şunları ekliyor, “Canlı sistemlerin fiziksel optikleriyle ilgili spektrumun mor ötesi ve görünür alanında birçok çalışma yapılıyor olsa da kızılötesi ışığın hayatlarındaki rolü hakkındaki anlayışımız çok daha az gelişmiş. Çalışmamız, insan gözü için görünmeyen ışığın canlı organizmalar için hayati bir rol oynamadığı anlamına gelmediğini gösteriyor.”.
Yu ve araştırma grubu başlangıçta karınca tüylerinin serinlemesine yardımcı olmak için oynadığı rolü keşfetmek amacıyla yola çıktı. Kızılötesi ışığın önemli bir rol oynadığına karar verdikten sonra, çalışma konularını genişlettiler. Bu keşif soğutma amacıyla optik bileşenlerin geliştirilmesine yardımcı olabilir.
Prof. Yu’ya göre “Böyle biyolojik olarak ilhamın alındığı soğutma yüzeyleri, güneş spektrumunda yüksek yansıtıcılığa (reflektiviteye) ve termal radyasyon spektrumunda yüksek radyasyon verimliliğine sahip olacak. Bu nedenle taşıtların, binaların, ölçüm cihazların ve hatta giyimle ilgili soğutma yüzeyi için yararlı uygulamalar geliştirilebilir.”
Tüyler deriye paralel olarak büyür ve küçük bir hava boşluğu ile deriden ayrılır. Tüylerin iki oluklu üst yüzü olan üçgen kesitleri ve karınca gövdesine bakan düz bir alt yüzü vardır. Credit: Norman Nan Shi and Nanfang Yu, Columbia Engineering
Sahra gümüşü karıncaları, gün ışığında, sıcaklıklar 70 ° C gibi yüksek değerlerde olup kavurucu etkiye ulaştığında ihtiyaçlarını gidermek zorundadırlar. Hayatta kalabilmek için, karıncalar vücut sıcaklıklarının yaklaşık 53 ° C kritik termal maksimum değerinin altında kalmasını sağlamalıdır. Bu durum, günün en sıcak zamanında avlanma, çöl kertenkeleleri gibi yırtıcılardan kaçma dahil olmak üzere karıncalara bir takım avantajlar sunar.
Peki bu minik canlılar vücut ısısını ne kadar serinletiyor? Yu ve araştırma grubu elektron mikroskopisini kullandılar ve karıncaların cesetlerinin üçgen kesit içeren tüylerle kaplandığını fark ettiler. Bu tüyler, hayvanları iki şekilde soğutmaktan sorumludur. Öncelikle, hem görünür hem de yakın kızılötesi ışık altında (maksimum güneş radyasyon bölgesi) oldukça yansıtıcıdırlar. Tüylerin elektromanyetik spektrumun orta kızılötesi bölgesinde oldukça yayıcı olduğu da ortaya çıkıyor. Araştırmacılar bulgularını Science dergisinde yayınladı.
Anti-yansıma tabakası gibi davranırlar ve termal radyasyon yoluyla karıncanın fazla ısıyı boşaltmasına yardımcı olurlar. Araştırmacılara göre pasif soğutma etkisi, tam güneşin altında böcekler açık gökyüzüne maruz kaldığında çalışıyor.
Mühendisler, bu doğal soğutma tekniklerinin karınca vücut ısısını 10 dereceye kadar azaltmaya yardımcı olduğunu söylüyor. Yu’nun yanında çalışan bir doktora öğrencisi olan Nan Shi yaptıkları çalışmadan elde ettikleri bulgular ışığında şunları söyledi: “Bu gümüş karıncaların, elektromanyetik dalgaları böyle geniş spektrumda manipüle edebilmesi bize böceklerin görünüşte basit biyolojik organlarının işlevinin ne kadar kompleks olabileceğini gösteriyor”.
Burak Kesayak
Ondokuz Mayıs Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği
Kuark Bilim Topluluğu Popüler Bilim Yayın Grubu
Endüstri 4.0
Referanslar:
http://www.engineering.com/DesignerEdge/DesignerEdgeArticles/ArticleID/10311/Saharan-Ants-Control-Electromagnetic-Waves.aspx
https://phys.org/news/2015-06-saharan-silver-ants-electromagnetic-extremely.html
