Genialne wynalazki przyrody

Termici cud

Każdy zoolog zna zagadkę kopca termitów. Mimo że w Afryce różnice temperatur w ciągu dnia i nocy sięgają dziesiątków stopni, w termitierze zawsze jest tak samo ciepło – około 30 stopni. Tylko w takich warunkach wewnątrz budowli rozwija się grzyb, którym żywią się owady. Budują one swój dom w taki sposób, że powietrze wchodzi przez niewielkie otwory u podstawy, przechodzi korytarzami, by wreszcie wylecieć górą.

Poszczególne dziurki są w ciągu dnia zaklejane i otwierane, by regulować przepływ powietrza. Projektując swój budynek w Harare, architekt Michael Pearce ściągnął pomysł termitów. System wiatraków i ciągów wentylacyjnych utrzymuje w nim stałą temperaturę. I zużywa ledwie 10 proc. energii potrzebnej w tradycyjnej klimatyzacji.

Najtrudniej zmienić sposób patrzenia na problem – przekonują biomimetycy. Beynus Janine opowiada, jak kiedyś poproszono ją, by pojechała na Galapagos z grupą inżynierów zajmujących się systemami sanitarnymi. Początkowo pstrykali zdjęcia, ale inspiracji nie poszukiwali. W końcu biolożka spytała, co jest największym problemem w ich pracy.

– Kamień, który zapycha rury – usłyszała w odpowiedzi. Spacerowali akurat po plaży i Janine podniosła z piasku muszlę. – Ta muszla powstała z tych samych związków chemicznych co kamień – wyjaśniła. Żyjąca w środku małża najpierw „kazała” jej urosnąć, a potem powstrzymała dalszy rozwój, by nie była zbyt wielka. Jak? Wydzielając proteinę. Udało się ją zbadać i odtworzyć w laboratorium. Tak powstał środek zwany TPA – naturalny i ekologiczny produkt zapobiegający odkładaniu się kamienia w rurach.

Nie wszystko się jednak udaje. Kilka lat temu dzięki współpracy Janine i jednego z czołowych producentów obuwia sportowego na rynek trafiły buty trekkingowe. Jeśli wierzyć reklamie, potrafiły dotrzeć wszędzie – ich podeszwa naśladowała racicę górskiej kozicy. Pomysł okazał się jednak biznesowym fiaskiem. Bo wprawdzie ludzie marzą o tym, żeby móc dotrzeć wszędzie, ale za żadne skarby świata nie chcą mieć nóg jak koza.

Banknot jak motyl i rekin na bakterie

– Nie chodzi o to, by wydzierać przyrodzie jej tajemnice – tłumaczą biomimetycy. – Podpatrujemy ją, szanujemy jej prawa i znajdujemy w niej rozwiązania naszych problemów. – Nie trzeba daleko szukać – zapewnia się Beynus Janine. Weźmy takie motyle. Przez wieki wydawało się, że ich bajeczne ubarwienie to po prostu pigment. Tymczasem sprawa jest bardziej skomplikowana.

Badacze z Uniwersytetu Cambridge wzięli pod mikroskop skrzydła motyla z rodziny paziowatych papilio blumei, który żyje w Indonezji. Ich powierzchnia zmienia kolor w zależności od oświetlenia – od niebieskiego do zielonego. Okazało się, że skrzydła pokrywają malusieńkie blaszki, których ułożenie wpływa na to, jak odbija się światło, a więc także na to, jaki widać kolor. Naukowcy wykorzystali ten patent do zabezpieczania banknotów przed fałszerstwem. Dziś taką farbą drukuje się podobiznę Zygmunta Starego na dwustuzłotówkach.

Kariera motylich skrzydeł rozwinęła się tak szybko, że znaleziono dla nich nawet zastosowanie, które ucieszy każdą panią domu. Badacze zaobserwowali, że skrzydła tych owadów nigdy się nie brudzą. Wyjaśnieniem tajemnicy jest znów budowa. Mikroskopijne blaszki sprawiają, że woda zbiera się na nich w kulki, które spływają, zabierając ze sobą pył i nieczystości. Podobny efekt badano już wcześniej na liściu lotosu. Roślina ta – symbol czystości na Dalekim Wschodzie – choć rośnie na bagnach, ma zawsze czyste listki. Jest to zasługą maleńkich kryształków wosku na ich powierzchni, dzięki którym brud nie znajduje punktu zaczepienia. Wzorując się na roślinie i owadzie, stworzono farby do ścian i fasad oraz pokrycia dachowe, których nie trzeba myć. Mówi się, że podobne rozwiązanie będzie można stosować do szyb samochodowych i okien.

Równie przydatne okazało się obserwowanie rekinów. Ich skórę pokrywają niewielkie płytki – wypustki. Paradoksalnie to dzięki nim zwierzę stawia mniejszy opór w wodzie, bo rozkłada się ona równomiernie wkoło ciała, nie wytwarzając miniaturowych wirów i turbulencji. Zjawisko to podpatrzyła firma Speedo, która produkuje kostiumy kąpielowe. Ubrani w nowoczesne wdzianka imitujące skórę rekina pływacy zdobyli w 2000 roku 80 proc. złotych medali na olimpiadzie.

Rekin może też pomóc nam w o wiele poważniejszych sprawach. Zauważono, że na jego skórze nie żyją pasożyty. Kluczem znów okazała się bryłkowata faktura – mikroorganizmy nie znajdują na niej punktu zaczepienia. Firma Sharklet Technologies z Florydy stworzyła cienką folię, którą można pokrywać powierzchnie w szpitalach czy szkołach. Przeprowadzono testy, które wykazały, że po trzech tygodniach stosowania folii w szpitalu nie powstały na niej kolonie bakterii E. coli na tyle duże, by grozić zakażeniem.

Nie wszystkie tajemnice przyrody zostały odkryte. Na wyjaśnienie czeka zagadka pająka. Jego nić jest pięć razy mocniejsza od kevlaru, sztucznego włókna używanego m.in. do wyrobu kamizelek kuloodpornych. To właśnie dlatego wyglądająca na delikatną sieć potrafi pochwycić całkiem sporego owada. Rozciąga się nawet o 40 proc, a potem błyskawicznie się kurczy. Tego zaś nie potrafi żadne włókno sztuczne, jakie do tej pory wymyślił człowiek. Na dodatek produkcja tworzyw sztucznych pożera dużo energii i powoduje skażenie środowiska. A pająk „wytwarza” swoje cudo całkowicie ekologicznie – z resztek martwych much i wody. Bo oprócz rozwiązań inżynieryjnych od przyrody możemy się nauczyć oszczędności.

Człowiek odkrywa człowieka

Większość ludzi, patrząc na przekrój ludzkiej kości, widzi jej gąbczasty wypełniacz. Amerykański inżynier Jeffret Brennan dostrzegł w szpiku wzór matematyczny, dzięki któremu można będzie budować lekkie, ale bardzo solidne konstrukcje i pojazdy.
Ale gnaty nie są naszą jedyną mocną stroną. Ludzkie oko posłużyło naukowcom z uniwersytetu w Missouri za pierwowzór osłony, zapobiegającej zapychaniu się dysz w drukarkach atramentowych. Z kolei inżynierowie armii amerykańskiej stworzyli neurokomputer, który działa jak ludzki mózg. Maszyna ma już nie tylko zbierać dane, ale też je analizować, wyciągać wnioski i dostosowywać się do nich.


Stanisław Gieżyński, współp. Hubert Musiał
fot. East News, shutterstock.com