13 Eylül 2011 Salı

Doğanın Tasarımı (National Geographic Türkiye)

MERCEK


Kutu balığının şeklinde modern tasarım için bir ders gizli. Düşük sürtünme kuvveti sayesinde, saniyede kendi beden uzunluğunun altı katına varan hızlarda yüzüyor; kabuğunun kenarlarındaki, teknelerin karinasına benzeyen çıkıntılarla denge sağlıyor.
 Kutu balığının, suyun direncini şaşırtıcı derecede azaltan biçimi Mercedes-Benz'in "biyonik" arabasına esin kaynağı oldu. Stuttgart'taki bir tesiste rüzgâr tüneli testleri sırasında üzerinden geçen buhar dalgaları, otomobilin -bir litre yakıtla 30 kilometre gitmesini sağlayabilen- aerodinamiğini gözler önüne seriyor.

Balina gibi yüzgeçleri, kertenkele gibi bir derisi, güve gibi gözleri olan nedir? Mühendisliğin geleceği.
Yazı: Tom Mueller
Fotoğraflar: Robert Clark

  Aylardan şubat, yaz ortası, havada tek bir bulut yok... Evrim biyoloğu Andrew Parker, Avustralya kırsalında, Alice Springs'in hemen güneyindeki kızgın kızıl kumların üzerinde diz çöküyor ve "dikenli şeytan"ın (Moloch horridus) sağ arka bacağını su kabının içine batırıyor. Bu sanıldığı kadar tehlikeli bir iş değil: Üstü sivri dikenlerle kaplı olsa da kertenkelenin boyu –kafası hariç– sadece iki santim.Ve Parker'a öyle endişe dolu gözlerle bakıyor ki, annesini kaybetmiş bir bebek dinozoru andırıyor. Dünyanın en zehirli yılanlarına –zehrinin 30 gramı ile yüz kişiyi öldürebilen Oxyuranus microlepidotus ve tehlikesi adından belli olan "çöl ölümü" (Acanthophis pyrrhus)– ev sahipliği yapan bu sert çevre koşullarında yaşayan bir hayvan için oldukça sevimli bir görünümü var. Burada coğrafyanın kendisi de bir o kadar sert; rüzgâr, akasya ağaçlarının arasında en üst dereceye ayarlanmış bir saç kurutma makinesi gibi üfürürken, güneş de üç kat büyük görünüyor. Ve tüm bunlar size, burada, dünyanın üzerinde insan yaşayan en kurak kıtasının bu en kurak bölgesinde, bir sonraki içeceğinizi nereden temin edeceğinize ilişkin bir planınız olması gerektiğini sürekli hatırlatıyor.
Dikenli şeytan ise bunu zaten biliyor. Üstelik öyle etkileyici ve kendinden emin ki, Parker'ı –yılan sokmasını ve başına güneş geçmesini bile unutturacak kadar– büyülüyor. "Bakın, bakın!" diye haykırıyor heyecanla. "Sırtı su içinde kaldı!" Gerçekten de 30 saniye sonra kaptaki su, kertenkelenin bacakları boyunca ilerleyip, dikenli derisi üzerinde ışıldıyor. Birkaç saniye içinde su ağzına ulaşıyor ve kertenkele halinden memnun, ağzını şapırdatmaya başlıyor. Bu kertenkele kelimenin tam anlamıyla ayaklarıyla su içiyor. Daha fazla zamanı olsa dikenli şeytan aynı numarayı bir parça nemli kum üzerinde de yapabilir. Bu, çölde çok ciddi bir rekabet avantajı.
Andrew Parker buraya, kertenkelenin bu işi tam olarak nasıl başardığını keşfetmek için gelmiş. Ama biyolojiye olan merakından değil, kafasında somut bir hedef var: "Dikenli şeytan"dan esinlenerek, insanlara çölde hayat kurtarıcı olan suyu sağlayacak bir cihaz yapmak.
Kumral, dalgalı saçları ve geniş kenarlı beyaz bir şapkası olan ince yapılı İngiliz akademisyen Parker, dikenli şeytanın suyu çekişinin sırrını daha iyi anlayabilmek için damlalıklarla, renk renk pudrayla ve sisleme cihazlarıyla uğraşıyor. Durup durup, İngiliz akademisyenlerin o tipik yumuşak ve melodik şaşırma ve memnuniyet ifadelerini kullanıyor. "Su inanılmaz hızlı dağılıyor!" diyor; elindeki damlalıktan damlayan sular kertenkelenin sırtına damladığı anda sanki bir hokus pokusla kayboluyor. "Derisi sandığımdan çok daha hidrofobik. Suyu ağzına yönlendiren gizli kılcal damarlar olabilir." Son deneyini tamamladıktan sonra ekipmanımızı toplayıp, dört çekerimize atlıyoruz. Biz giderken kertenkele de belli belirsiz bir mahsunlukla arkamızdan bakıyor. Parker, kamp alanına dönerken, arabada bana, "Bu şeytanı doğal ortamında –kumun dokusu, gölge miktarı ve ışığın kalitesi ile– görmek, çevresine nasıl uyum sağladığını anlamak açısından çok önemli," diyor. "İşin makro kısmını bitirdik. Artık derinin mikroyapısını incelemeye hazırım."
Londra Doğa Tarihi Müzesi ve Sidney Üniversitesi'nde araştırmacı olan Parker, biyobenzetimin önde gelen savunucularından biri. Doğadaki tasarımları, mühendislik, madde bilimi, tıp ve diğer alanlardaki problemleri çözmek için uyguluyor. Kelebeklerin ve böceklerin yanardöner renklerini, güvelerin gözündeki yansımayı önleyici dokuyu incelemiş; bu araştırmalar, daha parlak cep telefonu ekranlarının yapımını ve –hangi şirketin desteklediğini bile söyleyemeyeceği kadar– gizli bir kalpazanlığı engelleyici tekniğin geliştirilmesini sağlamış. Doğanın geçmişinden de ilham alıyor: Varşova'daki (Polonya) bir müzede –bir kehribar içinde– sergilenen 45 milyon yıllık sineğin gözlerinde ışığın yansımasını azaltan mikroskobik yivler olduğunu fark etmiş. Ve bunlar da şimdi güneş panellerinde kullanılıyor. Parker'ın yaptığı iş, dünya çapında süren ve giderek güçlenen biyobenzetim hareketinin yalnızca küçük bir bölümünü oluşturuyor. Bath'taki (İngiltere) ve West Chester'daki (Pensilvanya, ABD) mühendisler, uçakların daha çevik hareket edebilmesini sağlayan kanatlar yapmak için kambur balinaların göğüs yüzgeçlerinin serbest kenarlarındaki yumruları inceliyor. Berlin'de, yırtıcı kuşların kanatlarındaki parmaksı uçma tüylerinden ilham alan mühendisler, havadayken biçim değiştirerek sürtünmeyi azaltan ve böylece yakıt verimliliğini artıran uçak kanatları geliştirmeye çalışıyor. Zimbabve'de mimarlar daha konforlu binalar yapabilmek için, termitlerin, tepemsi yuvalarında sıcaklık, nem ve havalandırmayı nasıl kontrol ettiğini anlamaya çalışırken, Japon tıp araştırmacıları da sinir uyarımını en aza indiren sivrisinek iğnesindeki gibi –kenarlarında minik tırtıkları olan– derialtı iğneleri kullanarak enjeksiyon sırasında duyulan acıyı azaltıyor.

Doğanın Tasarımlarını Taklit Etmek
Nora Gallagher 

Tukanların yüzüstü düşmemesi bir mucize gibi görünüyor; çünkü bu Güney Amerika kuşlarının çok büyük gagaları var. Bazı tukanlarda gaga uzunluğu 15 ila 23 santim arasında değişiyor, yani boyunun neredeyse üçte biri... Ama tukanlarda gaganın hem sağlam, hem de hafif olmasını sağlayacak ustalıklı bir tasarımı var. California Üniversitesi (San Diego, ABD) madde bilimi uzmanlarından Marc André Meyers, iki bölümlü yapısının araba kazalarına karşı koruma amacıyla uyarlanıp otomotiv ve havacılık sektörlerinde kullanılabileceği görüşünde.
Meyers, "Tukan gagaları güzel yapılardır," diyor. "Yüzeyi keratinden, yani tırnak ve saçtaki maddeden yapılmış. Ama dış katmanı katı bir yapıda değil. Aslında çatıdaki tahta kiremitler gibi üst üste binmiş ufak altıgen levhalar biçimindeki birçok katmandan oluşuyor. Kabuktan farklı olan iç kısım ise kemik yapılı. Küçük kirişlerden ve zarlardan oluşan hafif ama sıkı bir köpük biçiminde. Ve gaganın bazı alanlarının içi boş." Brezilya doğumlu olan Meyers, babasıyla ava çıktığı günlerden birinde bir tukan kafatası bulmuş. "Gaga çok sağlam ve hafifti; bu özellik yıllarca aklımın bir köşesinde kaldı" diyor. -John Eliot

BiyobenzetimNora Gallagher

Canlı organizmaların neredeyse tümü, içinde yaşadığı ortama benzersiz bir uyum sağlar. Bazılarının bunu çok iyi yapması uzmanları insanlara yönelik ürünlerde ve teknolojilerde doğal tasarımlarını örnek almak üzere incelemeye yöneltmiş bulunuyor. Biyobenzetim adı ile bilinen bu süreç, doğanın ve mühendisliğin buluştuğu kavşaktır.
Biyobenzetimin belki de en iyi örneği "cırtbant". İsviçreli bilim insanı George de Mestral 1948'de köpeğinin tüylerine yapışmış bir pıtrağı çıkarıp mikroskop altında inceledi. Pıtraktaki kancaların yapışkanlığından etkilenerek, bu tasarımdan hareketle iki parçalı bir kopça yarattı. Parçalardan birinin dikenli tohum kılıfındakine benzer sert kancaları var; diğerinde bulunan yumuşak ilmikler kancaların tutunmasını sağlıyor.
 
Kaynakça

Eliot, John. "Tukanın Gagası", National Geographic Türkiye (Aralık 2006).
Mueller, Tom. "Biyobenzetim", National Geographic Türkiye (Nisan 2008), 126-149.
 
Gönderen zaman:

Hiç yorum yok:

Yorum Gönder

Kaydol: Kayıt Yorumları (Atom)