211service.com
Dykning Torrt
När dykande fåglar dyker upp igen rullar vattnet av deras fjädrar som, ja, vatten från en anks rygg. Det klassiska exemplet på effektiv vattenavgivning möjliggörs av både kemi – fåglarnas putsolja – och fjädrarnas mikrostruktur.
Vingfjädrar av en afrikansk darter nedsänkt i vatten (blåfärgad) stöter bort vattnet, vars yta kröker sig nedåt. Men fjädrarna vätas av en olja (rödfärgad), vars yta kröker sig uppåt. Kolla på video .
Ny forskning, publicerad i Journal of the Royal Society Interface , avslöjar hur dykande fåglar kan nå djup på cirka 30 meter utan att vattnet permanent väter sina skyddande fjädrar.
Genom laboratorietester och modellering separerade forskare från MIT och Londons Natural History Museum kemiska och strukturella effekter för att visa varför kombinationen av ytbeläggning och form är så effektiv. De belade fjädrar från sex typer av dykfåglar med ett lager som neutraliserade effekten av putsoljan och belade dem sedan med hydrofobt material, vilket förhindrade att variationer i oljesammansättningen påverkade resultaten.
Det var känt att fjädrar under dyk fångar ett tunt isolerande luftlager som kallas en plastron, så att vatten aldrig kommer i direkt kontakt med huden. Det nya arbetet visar att bortom ett djup på bara några meter kollapsar plastron och låter vatten tränga in i fjäderstrukturerna. Djupet beroende av detta fenomen hade inte tidigare varit känt. Det är en abrupt övergång, säger professor i kemiteknik Robert Cohen.
Men när det skyddande luftlagret väl kollapsar hindrar preenoljan vattnet från att tränga in i fjädrarnas hullingar och hullingar. Följaktligen, när fåglarna kommer upp ur vattnet, om en fjäder blir blöt, behöver den inte torka ut, i den traditionella betydelsen av avdunstning, säger Cohen. Den kan torka genom att direkt stöta ut vattnet från dess struktur eftersom trycket minskar när det kommer upp igen från sitt dyk. Teamet hänvisar till detta som spontan avvätning.
Men denna process fungerar bara med vatten. Om en fjäder är nedsänkt i olja, som det kan vara efter ett oljeutsläpp, är fjädrarna helt blöta, förklarar maskinteknikprofessor Gareth McKinley: Termodynamiken visar att om [fjädrar] blir blöta av olja, kommer de att förbli blöta , oåterkalleligt, om du inte ångrengör dem eller något.
Dykande fåglar är bara precis anpassade, delvis genom mikrostrukturen i deras fjädrar, för att nå sina maximala dykdjup utan att drabbas av permanenta effekter, säger teammedlemmen Andrew Parker från Natural History Museum, som tillhandahållit fjädrar för forskningen. Det är ett av de mest fantastiska exemplen på evolution och anpassning, utan ett spår av överteknik.