Πολύ όμορφο και ενδιαφέρον θέμα για μελέτη από μυθολογικής και φιλοσοφικής πλευράς που μπορείτε να διαβάσετε
εδώ. Εμείς θα ανεβούμε στα φτερά της και θα κάνουμε ένα μικρό ταξιδάκι...
Μερικοί αριθμοίΗ
μεγαλύτερη πεταλούδα με ανοικτά φτερά είναι η θηλυκή
Queen Alexandra Birdwing που φτάνει τα 32 cm, ενώ μικρότερη η
Western Pygmy blue με 1,5 cm. Η
Monarchs μπορεί να πετά το φθινόπωρο από τον Καναδά έως το Μεξικό (πάνω από 4.500 χλμ) ενώ η
Hawkmoths μπορεί να φτάσει σε ταχύτητα τα 50 χλμ την ώρα. Επίσης η
Monarchs μπορεί να ζήσει από 6-12 μήνες σε αντίθεση με κάποιες άλλες που ζουν μόνο μερικές μέρες.
Tα φτερά της
Η πεταλούδα έχει τέσσερα φτερά, δύο μπροστά και δύο πίσω. Είναι συνδεδεμένα με ισχυρούς μυς στο δεύτερο και τρίτο κομμάτι του θώρακά τους, οι οποίοι τα κινούν πάνω-κάτω, δημιουργώντας οκτώ διαφορετικά μοτίβα κατά τη πτήση. Τα φτερά αποτελούνται από δύο μεμβράνες που τρέφονται και υποστηρίζονται από σωληνωτές φλέβες και λειτουργούν παράλληλα και ως μηχανισμοί λήψεις οξυγόνου για την λειτουργία της αναπνοής τους.
Τα φτερά καλύπτονται από
χιλιάδες πολύχρωμες κλίμακες μαζί με πολλές τριχοειδείς ακίδες, που αφαιρούνται σχετικά εύκολα χωρίς να βλάπτουν τη πεταλούδα. Συνήθως η μικροδομή των κλιμάκων είναι η αιτία για τους πανέμορφους και εντυπωσιακούς ιριδισμούς των φτερών της.
Πεταλούδες και Ηλεκτρονικοί Υπολογιστές
Τα καινούργια μοντέλα υπολογιστών, εκτελούν περισσότερες λειτουργίες σε λιγότερο χρόνο, που για τους μικροεπεξεργαστές τους σημαίνει μεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας, έχοντας ως αποτέλεσμα την υπερθέρμανσή τους. Ο έλεγχος της θερμοκρασίας στο εσωτερικό των υπολογιστών, έχει καταστεί σημαντική πρόκληση στη βιομηχανία των ημιαγωγών και οι σχεδιαστές αναζητώντας τη λύση, την βρήκαν στη φύση …στα φτερά της πεταλούδας!
Οι πεταλούδες είναι ψυχρόαιμα έντομα (
cold-blooded), δηλαδή δεν έχουν την ικανότητα να ρυθμίζουν αυτόματα τη θερμοκρασία του σώματός τους, με αποτέλεσμα να επηρεάζονται από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος. Αν η θερμοκρασία είναι πολύ χαμηλή, δεν μπορούν να πετάξουν αφού πρέπει πρώτα να ζεσταθούν οι μυς των φτερών τους. Κατά τη διάρκεια της πτήσης, παράγονται λόγω τριβής μεγάλες θερμοκρασίες που θα πρέπει αμέσως να μειωθούν, διαφορετικά οι πεταλούδες δεν θα καταφέρουν να επιβιώσουν. Ιδανικές θερμοκρασίες για την πτήση τους είναι μεταξύ 82°-100° F.
«Αν αγγίξεις τα φτερά μιας πεταλούδας, νοιώθεις μια λεπτή και ξηρή σκόνη. Αυτό δείχνει πως η σκόνη λειτουργεί σαν μια λεπτή μεμβράνη ενός μηχανισμού απομάκρυνσης της θερμοκρασίας, περισσότερο εξελιγμένου από κάθε άλλον μηχανισμό που κυκλοφορεί στο εμπόριο»Πριν σχεδόν 10 χρόνια, μια ερευνητική ομάδα του
Tufts University, με επικεφαλής τον καθηγητή μηχανολογίας
Peter Wong, χρηματοδοτήθηκε από το
National Science Foundation, για να μελετήσει πώς οι ιριδίζουσες πεταλούδες ελέγχουν τη θερμοκρασία με τα εκατομμύρια των μικροσκοπικών κλιμάκων, που ονομάζονται
thin-film δομές. Διαπίστωσαν λοιπόν, πως μεγάλο μέρος της ηλιακής θερμότητας απορροφάται και απομακρύνεται από τις κλίμακες -που βρίσκονται πάνω στα φτερά της πεταλούδας- και πως σημαντικό ρόλο παίζει η σχέση του πάχους της κάθε κλίμακας με το μήκους κύματος του φωτός.
Ανακάλυψαν με λίγα λόγια, πως αυτή η τέλεια δομή των φτερών, λειτουργεί σαν σύστημα ψύξης πολύ καλής απόδοσης και η ιδέα ήταν πως, αν κατανοούσαν τη βιολογική λειτουργία αυτών των δομών, θα μπορούσαν να την εφαρμόσουν στη κατασκευή των
μικροεπεξεργαστών ώστε να μειώσουν την παραγόμενη θερμότητα.
Πεταλούδες και "Αναπαραγωγική Απομόνωση"
Υπήρχε η υποψία στους επιστήμονες πως τα σχέδια και τα χρώματα στα φτερά της πεταλούδας δεν υπάρχουν μόνο για να τα θαυμάζουμε. Ακόμα και αυτά που δεν φαίνονται όμορφα περιέχουν μοτίβα που είναι αναγνωρίσιμα από άλλες πεταλούδες του είδους τους.
Μια ομάδα επιστημόνων του
Harvard, μελετώντας τις πεταλούδες
Agrodiaetus, διαπίστωσαν ότι συγγενικά είδη της πεταλούδας αυτής αναπτύσσουν διαφορετικά σχέδια και χρώματα στα φτερά τους, ώστε να μπορούν να ξεχωρίζουν εύκολα το είδος στο οποίο ανήκει ένα υποψήφιο ταίρι και να εμποδίζεται έτσι η διασταύρωση συγγενικών ειδών (
Εφημερίδα ΝΕΑ 25/6/05).
Ο γεωγραφική απομόνωση ενός είδους -αν και δεν είναι κανόνας- είναι ένας τρόπος που υποχρεώνει τους οργανισμούς να αναπαράγονται μεταξύ τους με αποτέλεσμα την αποφυγή δημιουργίας νέων ειδών. Ένας άλλος μηχανισμός με το ίδιο αποτέλεσμα, είναι η
"αναπαραγωγική απομόνωση". Αυτό συμβαίνει όταν οργανισμοί αν και δεν είναι φυσικά χωρισμένοι, επιλέγουν να μην αναπαραχθούν μεταξύ τους, προκαλώντας έτσι γενετική απομόνωση.
Αυτό φαίνεται να επιτυγχάνεται με τα διάφορα χαρακτηριστικά που φέρουν οι συγκεκριμένες πεταλούδες στα φτερά τους και λειτουργούν ως διακριτικά της ομάδας. Η διαδικασία αυτή λέγεται
"ενίσχυση" και εμποδίζει τη διασταύρωση στενά συγγενικών ειδών.
«Το φαινόμενο της ενίσχυσης είναι ένας από τους πολύ λίγους μηχανισμούς με τους οποίους η φυσική επιλογή διαδραματίζει ρόλο στη δημιουργία διαφορετικών ειδών», λέει ο
Nikolai Kandul του
Harvard που συνυπογράφει την έρευνα.
Πεταλούδες και ΦωτοβολταϊκάΟ
Di Zhang από το
Shanghai Jiao Tong University και οι συνεργάτες του από το J
apan’s Saga University, εργάζονται για τον σχεδιασμό αποδοτικότερων ηλιακών κυττάρων, εμπνευσμένοι από τα φτερά της πεταλούδας, αφού οι χιλιάδες κλίμακες που φέρουν, φαίνεται να ενεργούν ως μικροσκοπικοί ηλιακοί συλλέκτες.
Η έρευνα έδειξε πως τα φτερά της πεταλούδας απορροφούν το φως πιο αποτελεσματικά από τα βαμμένα συμβατικά ηλιακά στοιχεία των συσσωρευτών. Έτσι, χρησιμοποιώντας τα φτερά ως πρότυπο, έφτιαξαν ηλιακούς συλλέκτες που τελικά αποδείχθηκαν πιο εύκολοι στη κατασκευή και πιο οικονομικοί από άλλες λύσεις.
Η
εργασία τους δημοσιεύθηκε στο περιοδικό A
merican Chemical Society’s journal Chemistry of Materials, στο άρθρο με τίτλο
"Novel Photoanode Structure Templated From Butterfly Wing Scales".
Πεταλούδες και Βελτιωμένα LED
Τα
LED είναι μικρές ηλεκτρονικές συσκευές, κατασκευασμένες από υλικά ημιαγωγών, που φωτίζουν όταν περάσει ρεύμα από μέσα τους. Χρησιμοποιούνται παντού, σε φανάρια, σε οθόνες ηλεκτρονικών υπολογιστών, σε οικιακές και ηλεκτρονικές συσκευές, στα αυτοκίνητα και σιγά-σιγά λόγω της χαμηλής κατανάλωσης αντικαθιστούν τους συμβατικούς ηλεκτρικούς λαμπτήρες. Μετά από πολύχρονη έρευνα, παρουσιάστηκαν τα
"high-efficient LEDs" που λύνουν πολλά από τα προβλήματα της προηγούμενης γενιάς προσφέροντας περισσότερα πλεονεκτήματα (ένταση φωτισμού, κατανάλωση κλπ).
Οι
Pete Vukusic και
Ian Hooper -φυσικοί από το
University of Exeter στην Αγγλία- με την εργασία τους έδειξαν πως η φύση, εδώ και 30 εκκατομύρια χρόνια, έχει τελειοποιήσει αυτή την τεχνολογία με τη Αφρικανική πεταλούδα
Swallowtai. Η
Swallowtai, έχει πάνω στα φτερά της ένα σύστημα "καθρεπτών" και φωτονικών κρυστάλλων που εκπέμπουν φθορίζων μπλε και πράσινο χρώμα. (
National Geographic 8/4/2009)
«Η φύση έχει να παρουσιάσει αρμονικά και ευφυή πρωτοκόλλα σχεδιασμού ώστε να επιτύχει έναν σημαντικό έλεγχο στη ροή του φωτός» είπε ο
Pete Vukusic.
«Αυτά τα πρωτόκλλα σχεδιασμού μπορούν να μας δείξουν το δρόμο για νεότερα, καλύτερα και περισσότερο αποτελεσματικά συστήματα».
Ο
Alexei Erchak, ο ιδρυτής της
Luminus Devices στο Woburn της Massachusetts που ανέπτυξε το πρώτο
high-efficient LED το 2001, δήλωσε
«έκπληκτος» με τις ομοιότητες των φτερών της πεταλούδας και του δικού του LED, και κατέληξε αστειευόμενος με τη διαπίστωση πως
«αυτό σημαίνει ότι οι πεταλούδες είναι εξυπνότερες από τους φοιτητές του MIT!»Εδώ θα σταματήσω αυτό που τελικά προέκυψε ...ένα μικρό ταξίδι στο χρόνο, που φαίνεται να μην έχει τέλος. Προσπαθώντας να μάθω για τη σχέση της πεταλούδας με τους υπολογιστές, διαπίστωσα πως τελικά ήταν ένα παλιό project και στη προσπάθεια αυτή συναντούσα νέες έρευνες μέχρι και πολύ πρόσφατες. Διάβασα και για άλλα ερευνητικά προγράμματα, όπως τα λαμπερά χρώματα που θέλουν να παρασκευάσουν για βαφές αυτοκινήτων και κτιρίων. Ένα ακόμα έργο που βρήκα ενδιαφέρον, ήταν το πώς η θερμοκρασία και η ατμόσφαιρα επηρεάζουν τους ιριδισμούς στα φτερά της πεταλούδας και πώς αυτό θα μπορούσε να αξιοποιηθεί σε εφαρμογές παρακολούθησης και ανάλυσης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης.
Στο PODCAST ακούμε από τους
Radiohead το
Creep, ένα τραγούδι του 1992 που τους έκανε γνωστούς πέρα από τον Ατλαντικό. "
Im a creep, Im a weirdo. What the hell am I doing here? I dont belong here". Καλή σας ακρόαση!!!
Πηγές:
1) Η πεταλούδα στη wikipedia [Link]
2) H πεταλούδα ως σύμβολο στους Αρχαίους λαούς ανά το κόσμο [Link]
3) Μάθετε τα πάντα (ή σχεδόν) για τις πεταλούδες [Link]
4) Όμορφες φωτογραφίες από την Tonje Thilesen [Link]
5) Τα project του Tufts University [Link]
6) Βιογραφικό του καθηγητή μηχανολογίας Peter Wong [Link]
7) Άρθρο του WIRED με τίτλο Butterflies Show Path to Cooler Chips (2/9/98) [Link]
8) Άρθρο του HARVARD MAGAZINE με τίτλο Clues on the Wing ( 11/05) [Link]
9) Στα φτερά μιας πεταλούδας το μυστικό της εξέλιξης, από τα ΝΕΑ (25/6/05) [Link]
10) Βιογραφικό του Nikolai Kantoul[Link]
11) Η εργασία του Di Zhang και της ομάδας του για τα φωτοβολταικά [Link]
12) Άρθρο του National Geographic με τίτλο Glowing Butterflies Shine With Natural LEDs (8/4/09) [Link]
