تنظيف الأسطح الدقيقة مستوحى من نظام معالجة عسل النحل

تلقي دراسة جديدة عن عادات نحل العسل ضوءًا جديدًا على فيزياء عمليات التلقيح ولها آثار على الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS) في المستقبل.

بقلم: دفنا حاييم لانجفورد

بحثت دراسة مشتركة بين معهد جورجيا للتكنولوجيا في أتلانتا، الولايات المتحدة، وجامعة كيل في ألمانيا، في كيفية تنظيف الحشرات الملقحة التي تغرق عمدا في ملايين حبوب اللقاح كجزء من آلية التلقيح، بطريقة تسمح لها بالطيران .

وفي دراستهم، التي نشرت في مجلة Bioinspiration & Biomimetics، وجد الباحثون أن مفتاح التنظيف الأمثل يكمن في الشعر الصغير الذي يغطي النحل والحشرات الملقحة الأخرى. كما وجد أن وجود سائل لزج على سطح حبوب اللقاح (Pollenkitt) هو المسؤول عن إصابة الحشرة. ويدعي البروفيسور هو، أحد مؤلفي المقال، أن كمية حبوب اللقاح التي قد تلتصق بالنحلة العاملة يمكن أن تتجاوز خمسة أضعاف وزن جسم النحلة. وغني عن القول أنه في هذه الحالة، يصبح الطيران والاستشعار والملاحة أمرًا صعبًا للغاية.

إذا كان الأمر كذلك، فكيف ينظف النحل نفسه من حبوب اللقاح؟ ووجد الباحثون أن الشعر لا يستخدم فقط لجمع حبوب اللقاح، ولكن أيضًا لعملية التنظيف. اتضح أن الشعيرات، حسب موقعها، منتشرة على مسافة تسمح بإبعاد حبوب اللقاح عن الجسم، بحيث تتمكن النحلة من إزالة حبوب اللقاح بسهولة باستخدام الأرجل الأمامية. وعليه فإن المسافة بين شعيرات الأطراف الأمامية هي التي تحدد كمية حبوب اللقاح التي يمكن أن تلتصق بالطرف، وكمية حبوب اللقاح التي يمكن أن تزيلها في حركة واحدة.

أجرى الباحثون تجربة لقياس هذا الإجراء. وقاموا بتصوير نحلة عسل مغطاة بحبوب اللقاح باستخدام كاميرتين، إحداهما تصور عمليات التنظيف والأخرى الصور الظلية لحبوب اللقاح أثناء سقوطها. تتيح هذه الصورة تسجيل عدد المرات التي اضطرت فيها النحلة إلى إجراء عملية التنظيف وعدد حبوب اللقاح التي أزالتها. بالإضافة إلى ذلك، سجل الباحثون هندسة حركة النحلة والمسافات بين الشعيرات. من أجل الحصول على صورة واسعة قدر الإمكان، قام الباحثون بفحص أنواع مختلفة من حبوب اللقاح التي تختلف في الحجم والوزن والهندسة. تم غسل بعض الأسدية لفحص تأثير سائل التركيب على عملية التنظيف/التركيب.

وأظهرت التجربة أن حجم حبوب اللقاح ووجود سائل العدوى عاملان مهمان. كما يوضح أنه كلما كانت الجزيئات أصغر، كلما استغرقت عملية التنظيف وقتًا أطول. أدى غسل سائل التوصيل، كما هو متوقع، إلى تقليل الالتصاق بشكل ملحوظ.

كما وجد أن النسبة بين هندسة الشعر في منطقة التنظيف ومنطقة التنظيف هي التي تحدد فعالية التنظيف. يدعي البروفيسور هو أنه بناءً على النتائج التي توصلت إليها هندسة الشعر على جسم النحلة بالنسبة لأرجل النحلة، فمن الممكن تصميم أسطح الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS) ذات مقاومة أكبر للأوساخ من ناحية وأدوات تنظيف أكثر فعالية من ناحية أخرى. .

مصدر الخبر