דבורים יכולות לראות הילה כחולה סביב האזור הסגול. אדוויג 'מורו

לפרחים יש אות סודי המותאם במיוחד לדבורים אז הם יידעו איפה לאסוף צוף. ומחקר חדש רק נתן לנו תובנה רבה יותר לגבי האופן שבו האות הזה עובד. דפוסי ננומטרים על עלי הכותרת מחזירים אור בצורה היוצרת ביעילות "הילה כחולה" סביב הפרח המסייעת במשיכת הדבורים ומעודדת האבקה.

תופעה מרתקת זו לא אמורה להפתיע יותר מדי את המדענים. צמחים מלאים למעשה בסוג כזה של "ננוטכנולוגיה", שמאפשר להם לעשות כל מיני דברים מדהימים, החל מניקוי עצמם וכלה בייצור אנרגיה. ויותר מכך, על ידי לימוד מערכות אלו נוכל להשתמש בהן בטכנולוגיות שלנו.

רוב הפרחים נראים צבעוניים מכיוון שהם מכילים פיגמנטים סופגי אור המשקפים רק אורכי גל מסוימים של אור. אבל יש פרחים שמשתמשים גם בקשתות, סוג שונה של צבע המופק כאשר האור מחזיר מבנים או משטחים המרווחים במיקרוסקופ.

צבעי הקשת המשתנים שתוכלו לראות בתקליטור הם דוגמה לססגוניות. זה נגרם על ידי אינטראקציות בין גלי אור מקפץ את החריצים המיקרוסקופיים המצויים מקרוב על פניו, מה שאומר שצבעים מסוימים הופכים אינטנסיביים יותר על חשבון אחרים. כשזווית הצפייה שלך משתנה, הצבעים המוגברים משתנים כדי להעניק לאפקט הצבע המנצנץ והמרהיב שאתה רואה.

פרחים רבים משתמשים בחריצים שבין אלפיים לשני אלפיות המילימטר זה מזה בציפוי השעווה על פניהם כדי לייצר סגינה באופן דומה. אבל חוקרים החוקרים את האופן שבו פרחים מסוימים משתמשים בססגול כדי למשוך דבורים להאבקה הבחין במשהו מוזר. המרווח והיישור של החריצים לא היו מושלמים כצפוי. והם לא היו מושלמים לגמרי בדרכים דומות מאוד בכל סוגי הפרחים שהם הסתכלו עליהם.

פגמים אלה גרמו לכך שבמקום לתת קשת כפי שעושה תקליטור, התבניות עבדו הרבה יותר טוב לאור כחול ואולטרה סגול מאשר בצבעים אחרים, ויצרו את מה שהחוקרים כינו "הילה כחולה". הייתה סיבה טובה לחשוד שזה לא היה מקרי.

אל האני תפיסת צבע של דבורים מועבר לקצה הכחול של הספקטרום בהשוואה לשלנו. השאלה הייתה האם הפגמים בדפוסי השעווה "נועדו" ליצור כחולים עזים, סיגליות ואולטרה סגולות שדבורים רואות הכי חזק. בני אדם יכולים לראות מדי פעם את הדפוסים הללו אך הם בדרך כלל לא נראים לנו על רקע פיגמנט אדום או צהוב שנראה לדבורים כהה הרבה יותר.

החוקרים בדקו זאת על ידי הכשרת דבורים לקשר בין סוכר לשני סוגים של פרח מלאכותי. באחד מהם היו עלי כותרת עשויים באמצעות רשתות מיושרות לחלוטין שנתנו ססגוניות רגילה. לשני היו סידורים פגומים המשכפלים את ההילות הכחולות מפרחים אמיתיים שונים.

הם גילו שלמרות שהדבורים למדו לקשר בין פרחים מזויפים ססגוניים לסוכר, הם למדו טוב יותר ומהיר יותר עם ההילות הכחולות. באופן מרתק, נראה כי סוגים רבים ושונים של צמחים פורחים עשויים לפתח מבנה זה בנפרד, כל אחד מהם באמצעות ננו-מבנים המעניקים ססגנות מעט מחוץ לקילטר כדי לחזק את אותותיהם לדבורים.

אפקט הלוטוס

צמחים התפתחו דרכים רבות לשימוש במבנים מסוג זה, והפכו אותם למעשה לננוטכנולוגים הראשונים בטבע. לדוגמא, השעווה המגנה על עלי הכותרת והעלים של כל הצמחים דוחה מים, מאפיין המכונה "הידרופוביות". אך בחלק מהצמחים, כגון הלוטוס, תכונה זו משופרת על ידי צורת ציפוי השעווה באופן שהופך אותה לניקוי עצמי באופן יעיל.

השעווה מסודרת במערך של מבנים דמויי חרוט בגובה של כחמישה אלפיות המילימטר. אלה מצופים בתורם בדפוסי פרקטל של שעווה בקשקשים קטנים עוד יותר. כאשר מים נוחתים על משטח זה, הם כלל אינם יכולים להיצמד אליו ולכן הם יוצרים טיפות כדוריות המתגלגלות על פני העלה ואוספות לכלוך בדרך עד שהן נושרות מהקצה. זה נקרא "סופר-הידרופוביות"או" אפקט הלוטוס ".

צמחים חכמים

בתוך הצמחים קיים סוג אחר של ננו. כאשר צמחים תופסים מים משורשיהם אל תוך התאים שלהם, הלחץ מצטבר בתוך התאים עד שהוא נמצא כמו בין 50 מטר ל 100 מטר מתחת לים. על מנת להכיל את הלחצים הללו, התאים מוקפים בקיר המבוסס על צרורות של שרשראות תאיות שבין חמש ל -50 מיליון שלישיות המילימטר לרוחב. מיקרופייברלים.

השרשראות האינדיבידואליות אינן כה חזקות, אך ברגע שהן נוצרות למיקרופיברילים הן הופכות חזקות כמו פלדה. המיקרופיברלים מוטבעים אז במטריצה ​​של סוכרים אחרים ליצירת "פולימר חכם" טבעי, חומר מיוחד שיכול לשנות את תכונותיו על מנת לגרום לצמח לגדול.

בני אדם השתמשו תמיד בתאית כפולימר טבעי, למשל בנייר או כותנה, אך מדענים מפתחים כעת דרכים לשחרור מיקרופייבר בודדים ליצירת טכנולוגיות חדשות. בגלל כוחו וקלילותו, ל"ננו-תאית "זה יכול להיות מגוון עצום של יישומים. אלו כוללים חלקי רכב קלים יותר, תוספי מזון דלי קלוריות, פיגומים להנדסת רקמות, ואולי אפילו מכשירים אלקטרוניים שיכולים להיות דקים כמו דף נייר.

אולי הננו-צמחים המדהימים ביותר הם מערכות קצירת האור הלוכדות אנרגיית אור לצורך פוטוסינתזה ומעבירות אותה לאתרים שבהם ניתן להשתמש בה. צמחים מסוגלים להזיז אנרגיה זו ביעילות מדהימה של 90%.

כעת יש לנו עדויות לכך שהסידור המדויק של מרכיבי מערכות קצירת האור מאפשר להם להשתמש בפיזיקה קוונטית לבדיקת דרכים רבות ושונות להזיז את האנרגיה בו זמנית למצוא את היעיל ביותר. זה מוסיף משקל לרעיון שטכנולוגיית קוונטים יכולה לעזור לספק תאים סולאריים יעילים יותר. אז כשמדובר בפיתוח ננוטכנולוגיה חדשה, כדאי לזכור שייתכן שהצמחים הגיעו לשם קודם.

על המחבר

סטיוארט תומפסון, מרצה בכיר בביוכימיה צמחית, אוניברסיטת וסטמינסטר

מאמר זה פורסם במקור ב שיחה. קרא את מאמר מקורי.

ספרים קשורים:

at InnerSelf Market ואמזון