Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Uzimajući lupanje: Kako djetlići izbjegavaju potrese

Pileated djetlić. Fotografija: Dick Daniels.

Nedavno sam promatrao kako je djetlić lupao kljunom prema metalnom rubu zgrade. Djetlić pronalazi prikladno stablo (ili u slučaju moje ptice, komad metala) koje uvelike pojačava njegovo bubnjanje. Moraju se čuti na cijelom teritoriju kako bi privukli ženke i upozorili druge muškarce da se drže podalje. Kao promatrač ptica, shvaćam to teritorijalno bubnjanje zdravo za gotovo. Ali kao netko tko je zainteresiran za učenje iz prirode, moram biti impresioniran da ove ptice ne daju traumatske ozljede mozga.

Djetlić bubnja 18 do 22 puta u sekundi uz usporavanje od 1200 G. Za usporedbu, to je više od 12 puta G-sila koja rezultira potresom mozga za čovjeka. Četiri nedavno dodane strategije na AskNature opisuju adaptacije djetlića koje zajedno štite mozak od ozljeda.

Svaka prilagodba ili strategija mogu inspirirati načine za sprečavanje oštećenja na udarima i vibracijama na uređajima kao što su mikro-strojna elektronika, kućišta računala, kacige za bicikle, autosjedalice za djecu, invalidska kolica, odbojnici za automobile i kamione, trupovi velikih brzina i njihovi putnici, cipele za zaštitu koljena i zglobovi - posebno za osobe koje pate od artritisa - i pakiranje za zaštitu svih lomljivih predmeta kao što su staklo, jaja itd.

Jedna strategija djetlića povezana je s oblikom kljuna i njegovim materijalnim sastavom. Druga strategija je kombinacija malog volumena lubanje djetlića i glatke površine mozga. Treća strategija koristi spužvastu kost u obliku ploče u prednjem dijelu same lubanje da bi apsorbirala šok. Posljednja strategija ima dugu, fleksibilnu kost koja se obavija oko glave djetlića i osigurava i usmjerava vibracijske sile dalje od mozga.

Samo ću govoriti o prvoj strategiji i pokazati kako, kada radite biomikričnost, možete uzeti biološku strategiju i prevesti je u nešto što dizajner ili inženjer mogu koristiti.

Kao što je objašnjeno na AskNature, kljun djetlića sastoji se od dva sloja: Unutarnji sloj jake, guste kosti i vanjski sloj fleksibilnijeg materijala. Vanjski sloj je prvi koji se susreće sa silama udarca. Fleksibilno tkivo omogućuje da kljun nosi velike količine stresa i smanjuje rizik od udara savijanjem i savijanjem sa svakim vibracijskim propuštanjem. Kada sile dosegnu tvrdu kost, gornji kljun siječe vrlo tanku, dugu kost zvanu hioidna kost koja prolazi preko i iza lubanje. Sile zatim putuju duž hyoidne kosti, skrećući oko lubanje i vraćajući se kroz jezik.

Usmjereni utjecaj sila hioidne kosti. Ilustrator i nositelj autorskih prava: Allison Miller. Ljubaznošću Instituta Biomimicry 3.8.

Kako sile i dalje putuju gornjim kljunom, one koje nisu preusmjerene naiđu na donji kljun. Slijedeći put najmanjeg otpora, vibracijske sile prate oblik nagiba kljuna prema dolje i dalje od prostora lubanje gdje je mozak.

Preusmjeravanje sila donjim kljunom. Ilustrator i nositelj autorskih prava: Allison Miller. Ljubaznošću Instituta Biomimicry 3.8.

U biomimikriji, važno je uzeti takve biološke informacije i staviti ih u ne-biološke uvjete. To preimenovanje nazivamo "principom dizajna".

Evo kako tumačim ovu strategiju djetlića kao princip dizajna: Zaštita od udaraca, posebno od iznenadnih horizontalnih sila koje se primjenjuju na jedan kraj konstrukcije, može se postići tako da ima strukturu sastavljenu od vanjskog fleksibilnog sloja i unutarnjeg, krutog sloja sloj. Kada se primijeni brza horizontalna sila okomito na kraj strukture, sila se prvo apsorbira od strane fleksibilnog sloja, a zatim se prenosi na unutarnji, kruti sloj. Odatle se sila preusmjerava prema gore i dolje gdje se rasipa.

Biologija je nestala i sada je u terminima koji možda neće uplašiti dizajnera. Ta količina detalja može biti dovoljna ili neke aplikacije, kao što je uporaba na zaštitnom kućištu prijenosnog računala. Međutim, za nešto kompliciranije, poput biciklističke kacige dizajnirane da štite vaš vlastiti mozak, može biti vrijedan detaljniji princip dizajna, kao što je onaj koji uključuje opis duge, fleksibilne kosti.

Biomimikrija je multidisciplinarni proces. Biolog pomaže drugima u timu da razumiju biologiju, ali razvijanje principa dizajna i pronalaženje mogućih aplikacija najbolje funkcionira s drugim uključenim disciplinama. Predstavila sam ove četiri strategije praktičarima biomimikrije na jednoj od biomimikrijskih LinkedIn grupa i došli su do većine potencijalnih aplikacija spomenutih ranije u članku. Voljela bih čuti vaše ideje za ovu ili druge tri strategije.

Koristi se s dopuštenjem tvrtke DigiMorph.org.

Udio

Ostavite Komentar