Sinekler,Karıncalar,Örümcekler Tavanda Nasıl Yürür?

 

Örümcekler Tavanda Nasıl Yürür?

Örümcek Adam gibi duvarda yürümek şimdilik hayvanlara mahsus bir özelliktir.Biyomekanik uzmanlarının küçük bir sıçrayan örümceğin (Evarcha arcuata) ayağını taramalı elektron mikroskobunda incelemeleri, ayakların altında, diğer örümceklerde olduğu gibi uzun tüylerin (setae) dizili olduğunu ortaya koydu. Bu tüylerin her biri, daha da ince olan ve üçgen şeklinde tüycüklere ayrılıyordu (setules). Ne tür bir yapışma kuvvetinin devrede olduğunu görmek için, örümceğin ayağı ve küçücük bir tel arasındaki yapışma kuvvetini ölçtüler. Hesaplar, toplamda yaklaşık 600.000 tüycüğün temasıyla tavanda asılı duran bir örümceğin, kendi ağırlığının 173 mislini taşıyabilecek bir yapışma kuvvetiyle tutunduğunu gösterdi.
Bu sonuçları yorumlayan bilim adamları, örümceğin yüzeye Van der Waals kuvvetiyle (birbirine milimetrenin binde biri kadar yakın olan moleküller arasında ortaya çıkan elektrostatik çekim kuvveti) yapıştığı sonucuna vardı. Van der Waals kuvveti sadece cisimler arasındaki mesafeyle ilgilidir ve çevresel faktörlerden etkilenmez. Bu sayede örümceğin duvara yapışma yöntemi, ıslakken yapışabilen not kağıtları ve havanın bulunmadığı uzayda yüzeylere yapışabilecek uzay üniformaları gibi sıradışı malzemelerin üretiminde taklit edilebilecek.
 

Sinekler ve Böcekler, 

 Vücutlarının hacimlerine oranla, sinekler ağır sayılmazlar ve onları yere çeken güç pek önemli
değildir. Bu güce karşı gelen de, ayaklarındaki kılların ucunda bulunan vantuzlardır. Bu vantuzlar ayrıca yapıştırıcı, yağlı bir madde salgılarlar. Sinekler ayaklarındaki bu yüzlerce vantuz ve salgıları sayesinde her türlü yüzeyde gezinebilirler. Ancak yüzeyin yağ çözücü, örneğin solvent gibi bir madde ile kaplanmamış olması gerekir. Sinekler tavanda yürürken, 6 bacaklarından ikisi hareketlidir. Diğer 4 bacak daima sabit durumdadır.
 Sineğin ayağını yüzeye yapışmasını bu kıllar sağlıyor. Bu kıllar şeker ve yağdan oluşan bir yapışkan madde üretiyor.

Almanya’nın önde gelen araştırma kurumu Max Planck Institute, 300’den fazla duvarda yürüyebilen böcek ve sinek türünü inceledi. Bu türlerin tümü de arkalarında bu yapışkan sıvıdan oluşan bir ‘ayak izi’ bırakıyor. Araştırmayı yürüten Stanislav Gorb, yeryüzünde bu özelliğe sahip 1 milyondan fazla böcek türü olduğunu ve çoğunluğunun bu yapışkan sıvı sayesinde duvarda yürümeyi başardığını tahmin ediyor.

Neden yapışıp kalmıyorlar?

Sinekler ayaklarındaki yapışkanlı sıvıyla duvara tutunarak yürüyor. Ayaklarındaki sıvının yanı sıra minik pençeleri de duvarda yapışıp kalmalarını önlüyor. Sinekler yapışıp kalmamak için itmek, ayaklarını döndürmek, kıllarını sıvamak gibi çeşitli teknikler kullanıyor. Ayak kılları ve yapışkan sıvı sinekleri yerçekimine karşı koyarak duvarda yürümelerini sağlıyor.

Sineklerden Esinlenilen Teknoloji

İnsanların sineğin doğasından nasıl yararlanabileceğine gelince, gelecekte üretilecek robotların benzer bir teknolojiyle duvarda yürümesi sağlanabilir. Halen ABD’de Case Western Reserve Üniversitesi uzmanları da Gorb ve ekibinin bulgularından yararlanarak duvarda yürüyebilen bir robot geliştiriyor. Bu robotun da ayaklarında kıllı doku ve yapışkan sıvı bulunuyor.
Gorb araştırmasını Society for Experimental Biology’nin yıllık konferansında sundu.

Asıl merak edilen konu sineklerin tavanda nasıl yürüyebildiklerinden çok oraya nasıl konduklarıdır. Öyle ya, başı yukarıda, ayakları aşağıda uçan bir sineğin tavana tepetakla konabilmesi için bir yerde takla atması, uçuş konumunu değiştirmesi gerekir,
Nerede, ne zaman ve nasıl?
Uzun süre inanılan teoriye göre, sinekler tam konma anında, yuvarlanan bir varil gibi yandan yarım dönüş yapıyorlardı. Bu teorinin yanlış olduğu, ancak yüksek süratli, saniyede birçok film çekebilen kameralar sayesinde ortaya çıktı ve sineklerin bir sırrı daha açıklığa kavuştu.
Çekilen filmlerden görüldü ki, sinekler tavana konarken yandan değil, sirklerdeki trapezciler gibi geriye yarım ters takla atmaktadırlar. Tavana yaklaşınca, ön ayaklarını başlarının üzerine çekerek ters dönmekte ve tavana önce ön ayakları ile dokunmaktadırlar. Sonra sıra ile diğer ayaklarını da koyarak vücutlarının tavanda tutunmasını sağlamaktadırlar.

 Karıncalar, 

Karıncalarda ise durum biraz farklıdır. Ortalama bir karıncanın vücudunun hacmine göre ağırlığı,sineğe nazaran daha fazladır. Hatta toprakta yaşayan bazı türleri düz bir zemine bile tırmanamazlar.Evlerimize giren küçük karıncalar, çok hafif olduklarından duvarlarda yürüyebilirler.
Yürüyebilenler ise ayaklarının altında bulunan proteinlerin yapısından kaynaklanır. Bu proteinler ana zincire aşılanmış yan zincir polimerler şeklindedir. Yani nano boyutta fırça gibi. Bu proteinlerin yüzey alanları fazladır ve yüzeyle arasındaki adhezyon (fiziksel çekim diyelim) kuvveti yüksek olur. Böylece dik zeminlerde yürüyebilirler. Bu protein yapısı kontrollü polimerizasyon teknikleri (ATRP: Atom transfer radical polymerization) ile akrilat türevi polimerlerle taklit edilmiş ve NASA tarafında uzayda mekiğin dışında yürüyebilen ve tamir işlerine yardımcı olan robot yapımında kullanılmıştır. Hatta bu robotun ayaklarının yapışma gücü doğada hiçbir canlıda mevcut değildir.

Peki insanlar örümcek adam olabilirmi?

 Amerikan Cambridge Üniversitesi bilimadamları 225 tırmanan hayvanda deneyler yaptı.insan örümcek adam olabilirmi sorusuna ise
David Labonte"Örümcek Adamlı bir adamın duvara tırmanması için, vücut yüzeyinin yüzde 40'ının kendinden yapışkanlı bir malzeme ile kaplanması gerekli. Hatta insan vücudunun ön tarafı yüzde 80 yapışkanlı olmalı. , bu gerçekçi olmayan bir durum"dedi. 
Araştırmacılardan Walter Federle "Duvara tırmanan bir insan olmasının ancak özel şartlar altında mümkün olabileceğini belirtip: “Bir insanın oldukça büyük, yapışkan ayaklara ve 145'lik ayakkabılara ihtiyacı olacaktır” diye yazdı .

Kaynaklar,
1. https://www.researchgate.net/figure/A-SEM-micrographs-of-distal-tips-of-claw-tuft-setae-rear-view-Arrowheads-indicate-the_fig4_236644227

2.https://physicsworld.com/a/spiders-get-a-grip/

3.A Kesel et al. 2004 Smart Mater. Struct. 13 512

4.https://www.mpg.de/560648/pressemitteilung20080604 

5.http://biorobots.case.edu/projects/whegs/cmwhegs/

6.http://jeb.biologists.org/content/215/11/1783 

7.https://en.wikipedia.org/wiki/Atom_transfer_radical_polymerization

8.https://www.biorxiv.org/content/early/2016/01/18/033845

9.https://www.wired.de/collection/science/diese-studie-zeigt-spider-man-koennte-gar-nicht-klettern