Bu bahar, yer sıcaklıkları 64 Fahrenheit dereceye ulaştığında, trilyonlarca ağustosböceği Amerika Birleşik Devletleri'nin Güney ve Orta Batısı boyunca topraktan çıkıyor. Nadir görülen çifte çıkış olarak adlandırılan olayda, biri 13 yıllık yaşam döngüsüne sahip, diğeri 17 yıllık yaşam döngüsüne sahip iki farklı ağustos böceği kuluçkası şarkı söylemek, beslenmek ve çiftleşmek için ağaçlarda toplanır.
Ve ağustosböceklerinin yukarıdaki dallarda yaşadığını düşünürsek bunu düşünmemeyi tercih etsek de, aynı zamanda idrar şeklinde atık da salgılıyorlar. Bilim insanları, Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde Pazartesi günü yayınlanan bir makalede, boyutlarına rağmen ağustosböceklerinin etkileyici derecede güçlü bir akıma sahip olduğunu bildirdi.
Araştırmacılar, sivrisineklerden fillere kadar farklı boyutlardaki hayvanların nasıl işeyebileceğini anlamak için yüzey gerilimi ve yerçekiminin etkileri gibi özelliklere dayanan bir akışkanlar dinamiği çerçevesini uyarladılar.
Georgia Teknoloji Enstitüsü'nden biyomühendis ve çalışmanın ortak yazarı Saad Bhamla, “Tüm verileri tek bir grafikte görmek, yaşamın fiziğine dair bu güzel perspektiftir” dedi.
Araştırma, ağustosböceklerinin ürettiği idrar jetlerinin saniyede üç metreye kadar hıza sahip olduğunu gösteriyor; bu, filler ve atlar gibi memeliler de dahil olmak üzere, yeni çalışmada incelenen tüm hayvanlar arasında en hızlı olanı.
Bilim insanları, hayvanlar aleminde canlıların nasıl yiyip içtiğini kapsamlı bir şekilde araştırdı, ancak çok azı sıvı atılımının gizemlerini derinlemesine araştırdı. Yine de farklı hayvanların nasıl idrar yaptığını incelemek için birçok neden var, Dr. Bhamla. Örneğin hayvanların vücutlarının atık sorunlarını çözmek için nasıl evrimleştiğini anlamak, püskürtme uçlarının tasarlanması için yeni fikirler sağlayabilir.
Araştırmanın ekolojik sonuçları da var. Ağustosböcekleri her gün vücut ağırlığının 300 katı kadar besin açısından fakir bir bitki özsuyu olan ksilem içerler. Tüm sıvının bir yere gitmesi gerekiyor. Ancak bu önemli miktardaki ağustos böceği idrarının çevresel etkisi tamamen bilinmemektedir.
Dr. Bhamla için araştırma ruhu yeterli motivasyondur. “Biz merak odaklı bir laboratuvarız” diyor. Böcek idrarıyla ilgili merakını ilk uyandıran şey, keskin nişancılar olarak adlandırılan bir grup böcekle ilgili tuhaf bir gözlemdi.
Dr. Bhamla ve yüksek lisans öğrencisi Elio Challita, keskin nişancıların idrarlarını damla damla boşalttıklarını ve ardından özel bir eklenti kullanarak her damlayı ultra yüksek hızlarda vücutlarından fırlattıklarını gösteren bir video çekti.
Bu bulgu, yaklaşık 6,6 pounddan daha ağır olan memelilerin jetlerle idrar yaptığını, daha küçük memelilerin ise yeterli basınç üretemediğini ve bu nedenle damladığını gösteren, on yıl önce yapılan bir çalışmayla tutarlıdır.
Keskin nişancılar çok küçüktür ve bu nedenle ışın üretemezler. Ancak araştırmacılar, ksilem yedikleri için çok fazla sıvı salmaları gerektiğini düşündüler ve bu nedenle enerji açısından verimli bir damlama yaklaşımı geliştirdiler.
Ancak Peru Amazonu'ndaki saha çalışmaları sırasında araştırmacılar, boyut kuralına meydan okuyan bir idrar akışı yayan bir ağustos böceği keşfettiler.
Dr. Yeni çalışmanın ortak yazarı ve şu anda Harvard'da doktora sonrası araştırmacı olan Challita, hem gerçek hayatta hem de YouTube videolarından bulabildiği kadar çok sayıda böceğin mesane boşaltma alışkanlıklarını inceledi ve bazı hesaplamalar yaptı.
Yüzey gerilimi kuvvetleri nedeniyle, tüp küçüldükçe sıvıyı tüpten dışarı itmek giderek zorlaşır. Ağustosböcekleri keskin nişancılardan yaklaşık dört ila sekiz kat daha büyüktür, bu nedenle ağustosböcekleri aynı kısıtlamalara sahip değildir. Ancak yine de bu güçlerin üstesinden gelmek için enerji harcamak zorundalar.
Ağustos böcekleri, boyutlarına göre en güçlü jet akışı rekorunu elinde tutuyor, ancak kelebekler ve bombus arıları da jet akışı üretebiliyor. Ancak sivrisinekler, yaprak bitleri ve sinekler damlalarla yetinmek zorundadır.
Dr. Challita ve Dr. Bhamla, farklı boyutlardaki 15 hayvanın idrar çıkışını haritalandırmak için iki ölçümü uyarladı. Bu ölçümler, üretra gibi bir tüpten sıvıların atılmasında yüzey gerilimi, yerçekimi ve ataletin rolünü izler. İnsanlar da dahil olmak üzere daha büyük türlerde, yerçekimi ve atalet, vücudun idrarı ne kadar hızlı dışarı atabileceği ve yüzey gerilimi kuvvetlerine kolayca karşı koyabilmesi açısından merkezi öneme sahiptir.
“Fakat küçük ölçekte yerçekimi o kadar da önemli değil” diye açıkladı Dr. Challita. “Biyolojinin devreye girdiği yer burası.” Yüzey gerilimi devreye girerek jet idrara çıkmayı daha enerji yoğun bir süreç haline getiriyor; ancak ağustosböcekleri ataletin onlara yardımcı olabileceği kadar büyük. Araştırmacılar, vücudunuzun ağır idrara çıkma maliyetine dayanabileceğini ve evrimin bu enerjinin iyi harcandığını varsaydığını öne sürdü.
Çalışmaya dahil olmayan Cornell Üniversitesi'nden biyolojik ve çevre mühendisi Sunghwan Jung, “Ağustosböceklerinin idrara çıkışı, hem atalet hem de kılcal kuvvetlerin aynı anda yerçekimi üzerinde önemli bir rol oynadığı oldukça benzersiz bir akışkan dinamiği alanında kalıyor” dedi. .
Dr. Bhamla, damlama veya sıvı atılımı alanında gelecekteki araştırmalar için hala çok yer olduğunu söyledi. Akışkanlar dinamiğini anlamak, araştırmacıların bir hayvanın neden bir çözümü yerine diğerini kullandığını daha yakından incelemesine olanak tanıyacak.
“Bunun çok havalı olduğunu düşünüyorum” dedi. “Bunu öğrenmek Elio ve beni mutlu etti.”
Ve ağustosböceklerinin yukarıdaki dallarda yaşadığını düşünürsek bunu düşünmemeyi tercih etsek de, aynı zamanda idrar şeklinde atık da salgılıyorlar. Bilim insanları, Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde Pazartesi günü yayınlanan bir makalede, boyutlarına rağmen ağustosböceklerinin etkileyici derecede güçlü bir akıma sahip olduğunu bildirdi.
Araştırmacılar, sivrisineklerden fillere kadar farklı boyutlardaki hayvanların nasıl işeyebileceğini anlamak için yüzey gerilimi ve yerçekiminin etkileri gibi özelliklere dayanan bir akışkanlar dinamiği çerçevesini uyarladılar.
Georgia Teknoloji Enstitüsü'nden biyomühendis ve çalışmanın ortak yazarı Saad Bhamla, “Tüm verileri tek bir grafikte görmek, yaşamın fiziğine dair bu güzel perspektiftir” dedi.
Araştırma, ağustosböceklerinin ürettiği idrar jetlerinin saniyede üç metreye kadar hıza sahip olduğunu gösteriyor; bu, filler ve atlar gibi memeliler de dahil olmak üzere, yeni çalışmada incelenen tüm hayvanlar arasında en hızlı olanı.
Bilim insanları, hayvanlar aleminde canlıların nasıl yiyip içtiğini kapsamlı bir şekilde araştırdı, ancak çok azı sıvı atılımının gizemlerini derinlemesine araştırdı. Yine de farklı hayvanların nasıl idrar yaptığını incelemek için birçok neden var, Dr. Bhamla. Örneğin hayvanların vücutlarının atık sorunlarını çözmek için nasıl evrimleştiğini anlamak, püskürtme uçlarının tasarlanması için yeni fikirler sağlayabilir.
Araştırmanın ekolojik sonuçları da var. Ağustosböcekleri her gün vücut ağırlığının 300 katı kadar besin açısından fakir bir bitki özsuyu olan ksilem içerler. Tüm sıvının bir yere gitmesi gerekiyor. Ancak bu önemli miktardaki ağustos böceği idrarının çevresel etkisi tamamen bilinmemektedir.
Dr. Bhamla için araştırma ruhu yeterli motivasyondur. “Biz merak odaklı bir laboratuvarız” diyor. Böcek idrarıyla ilgili merakını ilk uyandıran şey, keskin nişancılar olarak adlandırılan bir grup böcekle ilgili tuhaf bir gözlemdi.
Dr. Bhamla ve yüksek lisans öğrencisi Elio Challita, keskin nişancıların idrarlarını damla damla boşalttıklarını ve ardından özel bir eklenti kullanarak her damlayı ultra yüksek hızlarda vücutlarından fırlattıklarını gösteren bir video çekti.
Bu bulgu, yaklaşık 6,6 pounddan daha ağır olan memelilerin jetlerle idrar yaptığını, daha küçük memelilerin ise yeterli basınç üretemediğini ve bu nedenle damladığını gösteren, on yıl önce yapılan bir çalışmayla tutarlıdır.
Keskin nişancılar çok küçüktür ve bu nedenle ışın üretemezler. Ancak araştırmacılar, ksilem yedikleri için çok fazla sıvı salmaları gerektiğini düşündüler ve bu nedenle enerji açısından verimli bir damlama yaklaşımı geliştirdiler.
Ancak Peru Amazonu'ndaki saha çalışmaları sırasında araştırmacılar, boyut kuralına meydan okuyan bir idrar akışı yayan bir ağustos böceği keşfettiler.
Dr. Yeni çalışmanın ortak yazarı ve şu anda Harvard'da doktora sonrası araştırmacı olan Challita, hem gerçek hayatta hem de YouTube videolarından bulabildiği kadar çok sayıda böceğin mesane boşaltma alışkanlıklarını inceledi ve bazı hesaplamalar yaptı.
Yüzey gerilimi kuvvetleri nedeniyle, tüp küçüldükçe sıvıyı tüpten dışarı itmek giderek zorlaşır. Ağustosböcekleri keskin nişancılardan yaklaşık dört ila sekiz kat daha büyüktür, bu nedenle ağustosböcekleri aynı kısıtlamalara sahip değildir. Ancak yine de bu güçlerin üstesinden gelmek için enerji harcamak zorundalar.
Ağustos böcekleri, boyutlarına göre en güçlü jet akışı rekorunu elinde tutuyor, ancak kelebekler ve bombus arıları da jet akışı üretebiliyor. Ancak sivrisinekler, yaprak bitleri ve sinekler damlalarla yetinmek zorundadır.
Dr. Challita ve Dr. Bhamla, farklı boyutlardaki 15 hayvanın idrar çıkışını haritalandırmak için iki ölçümü uyarladı. Bu ölçümler, üretra gibi bir tüpten sıvıların atılmasında yüzey gerilimi, yerçekimi ve ataletin rolünü izler. İnsanlar da dahil olmak üzere daha büyük türlerde, yerçekimi ve atalet, vücudun idrarı ne kadar hızlı dışarı atabileceği ve yüzey gerilimi kuvvetlerine kolayca karşı koyabilmesi açısından merkezi öneme sahiptir.
“Fakat küçük ölçekte yerçekimi o kadar da önemli değil” diye açıkladı Dr. Challita. “Biyolojinin devreye girdiği yer burası.” Yüzey gerilimi devreye girerek jet idrara çıkmayı daha enerji yoğun bir süreç haline getiriyor; ancak ağustosböcekleri ataletin onlara yardımcı olabileceği kadar büyük. Araştırmacılar, vücudunuzun ağır idrara çıkma maliyetine dayanabileceğini ve evrimin bu enerjinin iyi harcandığını varsaydığını öne sürdü.
Çalışmaya dahil olmayan Cornell Üniversitesi'nden biyolojik ve çevre mühendisi Sunghwan Jung, “Ağustosböceklerinin idrara çıkışı, hem atalet hem de kılcal kuvvetlerin aynı anda yerçekimi üzerinde önemli bir rol oynadığı oldukça benzersiz bir akışkan dinamiği alanında kalıyor” dedi. .
Dr. Bhamla, damlama veya sıvı atılımı alanında gelecekteki araştırmalar için hala çok yer olduğunu söyledi. Akışkanlar dinamiğini anlamak, araştırmacıların bir hayvanın neden bir çözümü yerine diğerini kullandığını daha yakından incelemesine olanak tanıyacak.
“Bunun çok havalı olduğunu düşünüyorum” dedi. “Bunu öğrenmek Elio ve beni mutlu etti.”