מאת שוקי רביב
העולם שלנו מלא בקווים ישרים וזוויות של 90 מעלות כמו אלו בחדר שאתם יושבים בו עכשיו. אבל בטבע, קווים ישרים וזוויות ישרות הרבה פחות שכיחים וכאשר נתקלים בהם מעניין להבין לאיזה צורך נוצרו. דוגמאות – זנבם של סוסוני הים, הגבעול של צמח ה LIANA והגללים של ה Wombat שהוא מין של מכרסם אוסטרלי.
לנוצות תעופה יש קנה (שידרה מרכזית) שהחתך שלו משתנה מעגול, בחלק שקרוב לנקודת הצמיחה בעור, למרובע ככל שמתרחקים לכיוון קצה הכנף. (בדומה לקורות תמך שמקובלות בבנייה). מחקר מעניין עסק בדיוק בשאלה זו – מה הסיבה לשינוי בחתך ואיזה יתרונות הוא מעניק?
האסטרטגיה
נוצות עשויות מחומר שנקרא קרטין והן צומחות מזקיקים בעור בדומה לשיער האנושי.
בנקודת הצמיחה יש יתרון לחתך העגול של הקנה מכיוון שהוא מונע הצטברות לא אחידה של לחץ על עור הציפור.
הבעיה היא ששידרה עם חתך עגול (בדומה ל"קשית שתייה") איננה מסוגלת לעמוד במאמצי הכפיפה שמופעלים על הכנף בזמן התעופה. פתרון אחד יכול להיות פשוט להוסיף עוד חומר, להפוך את "קשית השתייה" ל"צינור עופרת". אבל מכיוון שנוצות צומחות מהבסיס (ולא מהקצה), לא ניתן להוסיף חומר לאורך הקנה. הוספת חומר גם מוסיפה משקל (חיסרון לגוף עף).
הפתרון הוא שינוי הצורה מחתך עגול למרובע. תוך כדי צמיחת הקנה החוצה מהזקיק, הקרטין מעצב את עצמו מחדש מחתך עגול לחתך מרובע. הצורה המרובעת מקנה חוזק בכיוון שבו יתרחש כיפוף (במקרה זה, למעלה ולמטה). הציפורים מציגות מודל, שנבחן במעבדה של הטבע לאורך ביליוני שנים, לתכנון אלמנטים שיאפשרו לעמוד ביעילות בעומסים, עם מינימום חומר וללא הכבדה על יכולת התעופה שלהן.
יישומים אפשריים
קורות בעלות חתך משתנה ממעגלי לריבועי, המעוגנות בקצה אחד בלבד רלוונטיות ליישומים טכנולוגיים רבים, למשל ברובוטים, רחפנים וגם בטכנולוגיות לקצירת אנרגיה.
