طيور الطنان هي الطيور الوحيدة التي يمكنها التحليق جانبيًا وخلفيًا ، وذلك بفضل الميزة التطورية لهيكلها العضلي الهيكلي. (صراع الأسهم)

هل التطور أفضل مخترع؟ مع مئات الملايين من السنين من العمل والعالم الطبيعي كقماش ، يبدو الأمر كذلك.

من الإبل التي تحتفظ بالمياه في الصحراء إلى طيور القطرس الطويلة في البحر ، شكل التطور قدرات الحيوانات على مساعدتها على البقاء والازدهار.

يستكشف بحثي في ​​الدراسات العليا بعض اختراعات التطور الأكثر إثارة للإعجاب ، والتي يمكن العثور على العديد منها في الطيور. على وجه التحديد ، أنا أدرس سلوكيات هروب الطيور وكيف تطورت العلاقات بين كتلة الجسم ، وأحجام الأجنحة ، وارتباط الأنواع ، والسمات البيولوجية الأخرى لتوليد رحلة باهظة نراها في العديد من الأنواع.

هذه الاختراعات غير عادية لدرجة أننا ندرسها لتطبيق تصميمها في التكنولوجيا اليومية.

خذ على سبيل المثال ، الرحلة السريعة والدقيقة لطائر الطنان الذي ساعدنا على تطوير أجهزة طيران قادرة أيضًا على المناورة المعقدة. أو رحلة خفية للبومة ، والتي أبلغت تصميم توربينات الرياح الصامتة والفعالة. في كلتا الحالتين ، تستمد المحاكاة الحيوية الإلهام من الاختراعات الطبيعية لتصميم تقنياتنا الحالية وتحسينها.

مناورات دقيقة

طيور الطنان هي من أصغر الطيور في العالم. لديهم جذوع صغيرة وخفيفة الوزن مع أجنحة كبيرة نسبيا تسمح لهم بالطيران بسرعة ملحوظة بدقة لا تصدق. لكن العديد من أنواع الطيور لديها أجنحة كبيرة ، فما الذي يميز الطيور الطنانة عندما يتعلق الأمر بقدرتها على المناورة المذهلة؟

السر يكمن في عضلاتهم وعظامهم.

الطنان تتطلب عضلات الجناح الكبيرة أن ترفرف أجنحتها باستمرار بسرعة أثناء الطيران، المعروف باسم تردد الجناح العالي. يسمح تكرار ضربات الأجنحة المرتفع للطيور الطنانة بأداء رحلة التحليق الفريدة ، خاصة خلال زياراتها الصيفية لزهورك ومغذيات الفناء الخلفي.

فيديو بطيء الحركة لطيور الطنان أثناء الطيران.

{vembed Y = gJ_T_Y1rxHw}

طيور الطنان تحتاج كميات كبيرة من الطاقة للطيران بشكل مستمر وجمع الطعام. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تكيف عظم الصدر الطويل هو السطح المثالي المطلوب لعضلات الجناح: فكلما كان سطح عظم الصدر أكبر ، كلما زاد ربط العضلات.

من أجل التحليق ، ترفرف الطيور الطنانة على شكل ثمانية. هذا أسلوب فوز الجناح أصبح ممكنا من خلال استمرار "نقرات المعصم" من عظم ذراعهم القصير - خاصية فريدة لا توجد في أي نوع آخر من الطيور. من خلال العمل معًا ، تسمح عضلات وعظام الطيور الطنانة بالتحليق والتحريك الجانبي والرجوع للخلف عند بسرعة تصل إلى 50 كم / ساعة.

عندما نظر العلماء في كيفية تقارب عضلات وعظام الطيور الطنانة لتوليد رحلة سريعة ودقيقة في هذه الطيور الصغيرة ، أصبحوا مهتمين بما إذا كان يمكن هندسة هذه الآليات نفسها.

مثال على هذا الإلهام تم تطوير Nano Hummingbird من AeroVironment ، كنموذج أولي لوكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة للدفاع الأمريكية. Nano Hummingbird هو جهاز طائرة بدون طيار يحاكي رحلة الطيور الطنانة للحصول على حافة رشيقة وقابلة للمناورة.

يمكن لهذه الطائرات بدون طيار الوصول إلى مواقع لا يمكن الوصول إليها وجمع المعلومات عبر كاميرا فيديو مرفقة. مع المزيد من البحث حول دقة رحلة الطائر الطنان وآثارها اليومية ، فإن امتلاك طائرات بدون طيار يمكنها فحص المناطق الطبيعية المجهولة بشكل فعال قد يحدث في وقت أقرب مما كان يعتقد سابقًا. يمكن تطبيق تطورات الطائرات بدون طيار على مراقبة الطقس وشحن الطرود وحتى التصوير السينمائي.

رحلة صامتة

باعتبارها مفترسات ليلية ، تعتمد البوم على أساليب الصيد الصامتة لالتقاط الفريسة بنجاح. يتطلب الإقلاع أثناء الطيران قدرًا كبيرًا من قوة الرفع للخروج من الأرض ، وهناك حاجة إلى مزيد من الطاقة للبقاء في الهواء. ومع ذلك ، يتطلب توليد قوة الرفع هذه البوم لرفرف أجنحةها الكبيرة. قد تعتقد أن رفرفة هذه الأجنحة الكبيرة ستحدث الكثير من الضوضاء ، وهزيمة الغرض من التخفي. لكن هل هذا؟

أثناء الطيران ، تخلق حركة أجنحة الطائر اضطرابًا في الهواء ، مما يجعل هذا الصوت الخفقاني المألوف مألوفًا. ومع ذلك ، طورت البوم آليات لا تصدق تقلل الضوضاء أثناء الطيران. يكمن السر في هياكلها الريش.

تجربة بي بي سي الأرض تدرس لماذا تطير البوم بصمت.

{vembed Y = d_FEaFgJyfA}

تحتوي أجنحة البومة على ريش ذو حواف حادة تسمى المسننات على طول جبهاتها ، والتي تكون على اتصال مع الهواء أثناء الطيران. هؤلاء المسننات تفكك الاضطراب الهوائي الذي يسبب ضوضاء الرياح عادة، والحد من الضوضاء الناتجة أثناء الطيران. مع تدفق الهواء إلى الجزء الخلفي من الجناح ، تقلل الهياكل الشبيهة بالهامش - على غرار اتجاه الموضة - في نهاية الريش من الضوضاء عن طريق تشتيت أي اضطراب بسرعة وفعالية. إلى جانب الطيران الانزلاقي ، يساهم هذان الهيكلان بقوة في صيد البومة الهادئ.

بأخذ صفحة من تعديلات الطيران الصامتة في البوم ، يحاول الباحثون استخدام هياكل مماثلة لتعطيل الاضطراب تقليل الضوضاء الناتجة عن توربينات الرياح والمراوح وتحسين كفاءتها.

يعد تطبيق تعديلات الريش الصامت في البومة على تكنولوجيا التوربينات الحديثة بتحويل أكثر كفاءة لطاقة الرياح ، ويسلط الضوء على مدى فعالية دمج عوالمنا الطبيعية والتكنولوجية.

خدش السطح

إن تكيفات رحلة الطائر الطنان والبومة تخدش سطح اختراعات الطبيعة فقط. يمكن العثور على أشكال إضافية من المحاكاة الحيوية في تقنيات منع الارتجاج المستوحاة من نقار الخشب ، وتصاميم القطارات التي تم تشكيلها من مناقير الصيادين وتكنولوجيا الليزر المتأثرة بهندسة ريش الطيور الملونة.

من الواضح أن نرى كيف ألهمت الطبيعة التطورات التكنولوجية ، وأهمية مواصلة استكشاف هذه الأنظمة الطبيعية الرائعة على الأرض.

نبذة عن الكاتب

إلياس بربري ، طالب دكتوراه ، علم الأحياء ، جامعة كارلتون

يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.