biomimetika

Objevování plánu

pavelkabrt Fakta pro stvoření Napsat komentář

Don B. DeYoung, Ph.D.

(Discovery of Design, z časopisu Creation Matters , roč. 9, č. 5, str. 1, 5, přeložil M. T.)

  • „Vždyť to, co lze o Bohu poznat, je lidem přístupné, Bůh jim to přece odhalil – Jeho věčnou moc a Božství, které jsou neviditelné, lze totiž od stvoření světa vidět, když lidé přemýšlejí o jeho díle, takže nemají výmluvu.“ (Řím. 1:19-20).

V současné odborné literatuře se často objevuje slovo „biomimetika“. Pojem se vztahuje k využívání nápadů z přírody pro vyvíjení nových výrobků a k řešení problémů. Ve zvýšené míře se vynálezci, technici i vědci obracejí k rostlinám, zvířatům i neživé přírodě pro zlepšovatelské nápady.

Kniha Janine Jenyusové z roku 1997 nazvaná Biomimicry: Innovation Inspired by Nature (Biomimikry: inovace inspirovaná přírodou) byla bestselerem, ačkoli je poznamenána ultra environmentalizmem.

Typickým vysvětlením skvělého fungování mimikrů je tvrzení, že příroda měla na experimentování a vyladění fyzikálních podrobností mutacemi i přírodním výběrem nesčíslné milióny let. Pravdou je ovšem to, že plán v přírodě jen odhaluje působení Tvůrce. Následující odstavce poskytnou příklady praktických příkladů nalézaných v přírodě. Vybral jsem je z téměř nekonečného seznamu takových možností.

(Ultra-environmentalizmus – přeceňování vlivu prostředí na jedince, dalším souvisejícím pojmem s tímto tématem je biomimetika, což je vědní obor inspirující se v přírodě pro lidská technická řešení. Mimikry = ochranné uzpůsobení (zbarvením, tvarem aj.) živočichů i rostlin chránící je před přirozenými nepřáteli – pozn. překl.)

Mořští živočichové

Sépie obecná, která žije v oceánech mírných pásem a dorůstá délky devadesáti centimetrů, drží primát zvířete, které dokáže nejrychleji změnit svou barvu. Pod její kůží je mnoho malých pružných měchýřků zvaných chromatofory, jež jsou naplněny barevnými pigmenty. Svaly na ně napojené roztahují a stahují tyto měchýřky a tak se mění vzhled sépie ve zlomku sekundy. Hlouběji pod kůží má sépie bílé buňky-skvrny zvané leukofory, jež pracují jako zrcadla. Plave-li sépie pod zelenými chaluhami, okamžitě se zbarví zeleně.

Schopnost kamufláže u sépie neušla pozornosti americké armády. Podle chemického složení látky sépie byl připraven gel měnící svou barvu. Látka je testována na oblečení a výzbroji. Současný výzkum možností kamufláže se též zaměřuje na pokročilé schopnosti mimikrů u motýlů a můr (Holloway, 2000).

„Design humřího oka byl okopírován pro využití v rentgenových dalekohledech.“

Humr má jedinečné oko. Většina tvorů včetně lidí zaměřuje světlo refrakcí čili ohýbáním světelných paprsků skrze vnější rohovku a vnitřní čočku. Oko humra naopak odráží světlo od maličkých, plochých, zrcadlovitých plošek – facet. Toto oko tvoří tisíce hranatých trubiček uspořádaných na povrchu hlavy. Světlo vstupuje těmito otvory a odráží se od zářících vnitřních plošek. Přesné nastavení zrcadel pak zaměřuje světelné paprsky do jednoho svazku na sítnicových receptorech.

Plán humřího oka byl okopírován v rentgenových dalekohledech. Rentgenové paprsky jsou vysoce energetickou formou záření vysílanou hvězdami. Běžná vydutá zrcadla nejsou vhodná pro zaměřování rentgenových paprsků, jelikož záření proniká sklem aniž by se odrazilo v malém úhlu. A právě takový malý úhel je přesně to, co se děje v „humřích čočkách“. Tato geometrie je použita v rentgenovém dalekohledu NASA zvaném Chandra nalézajícím se na oběžné dráze kolem Země (vypuštěn roku 1999) (Chown, 1996).

Rostliny

Pojem „leknínovitá rostlina“ se vztahuje na četné rostliny, jež rostou ve vodě. Jednou z vlastností leknínovitých (např. leknínů a lotosů) je schopnost jejich velkých listů odpuzovat vodu a prach. I v bahnité vodě zůstává leknínovitá rostlina zcela čistá. Tajemství tohoto „lotosového efektu“ bylo odhaleno německými vědci v 90.letech. Listy lotosu jsou pokryty miniaturními hrbolky, 0,005 až 0,01 milimetru vysokými, spolu s voskovým filmem. Kapky vody, vzhledem ke svému povrchovému napětí čili „lepkavosti“, se dotknou povrchu listu jen na vrcholcích hrbolků. Vzhledem k této malé oblasti kontaktu kapky rychle z listu stečou. Po své cestě z listu kapičky vody posbírají špínu jako se nabalují sněhové koule a odstraní ji z listu. Výsledkem je, že povrch lotosového listu zůstává suchý a čistý i za prudkého lijáku.

Německá chemická společnost BASF okopírovala povrch lotosu a vytvořila samočisticí sprej, který odpuzuje vodu, prach a špínu. Je ideální pro drsné povrchy jako je nábytek, oděvy, kožená obuv a zdivo. Efekt lotosu vedl také k výrobě samočisticího nátěru, který umyje prostý déšť.

„Symplocarpus foetidus má schopnost kvést uvnitř závěje a vytvořit si miniaturní ledovou jeskyňku.“

Několik set druhů rostlin je schopno vytvářet „tělesné teplo“, něco podobného jako u teplokrevných savců. Takovými rostlinami jsou například magnólie, podražce, lekníny, filodendrony a vytrvalá bylina Symplocarpus foetidus z čeledi áronovitých. Posledně jmenovaná rostlina má schopnost kvést uvnitř závěje a vytvořit si miniaturní ledovou jeskyňku. Pozoroval jsem jejich růst v zadním koutku svého pozemku, který tvoří bažina. Lodyha této rostliny může dosáhnout teploty o 30°C vyšší než má studený okolní vzduch. Jedním z cílů, proč rostlina vytváří teplo, je potřeba vydávat silný pach, který láká opylující hmyz.

Možné použití rostliny Symplocarpus je teplotní termostat pro pece a klimatizaci. Typická mechanická konstrukce termostatu, která se 60 let nezměnila, je založena na teplotní roztažnosti dvojkovu – bimetalu. Na rozdíl od ní užívá Symplocarpus chemické sloučeniny (ještě ne zcela připravené synteticky), aby reguloval svou teplotu. Tento systém je citlivý, nastavitelný a spolehlivý v činnosti. Japonským vědcům se podařilo regulovat elektrická kamna za použití mechanizmu zpětné vazby jako to činí Symplocarpus. Tato skromná rostlina, se svou spornou vůní, se tak stala učitelkou nových technologií (Milius, 2003).

Lidé

Otisky prstů umožňovaly dlouho jedinečnou identifikaci osoby. Otisky mají více než 35 měřitelných znaků, které se mohou objevit v téměř neomezeném počtu kombinací. Avšak existuje i jiný rys osoby s mnohem větším potenciálem pro jedinečnou identifikaci. Tím je duhovka lidského oka, modro-zeleno-hnědá složka, jež kontroluje množství vstupujícího světla. Podívejte se blíže do zrcadla a uvidíte na své duhovce množství hvězdičkovitých bodů. Duhovka má nejméně 266 zjistitelných znaků, což z ní činí na data snad nejbohatší strukturu na povrchu našich těl. A zatímco otisky prstů lze schovat či změnit zjizvením, duhovku změnit nelze. Odhaduje se, že existuje pravděpodobnost pouze jedna ku 1078, že dva lidé budou mít přesně stejnou duhovku.

„Duhovka kontroluje množství vstupujícího světla. Její skenování se dnes už běžně využívá pro účely bezpečné identifikace.“

Pleť dítěte při narození je příznačná tím, že je pokryta vrstvou mazu zvaného vernix. Tento povlak pomáhá novorozenci v několika ohledech. Vernix tvoří z 80 procent voda, která zvlhčuje pokožku vystavenou poprvé vlivu vnějšího prostředí. Dále obsahuje vysoké hladiny vitamínu E, které pomáhají pokožce vyrovnat se s možným stresem z chemikálií a ultrafialového záření.

Vernix také brání infekci jak před porodem tak i během něho. Další úlohy vernixu nejsou dosud známy, ale jistě zahrnují správný vývoj pokožky. Vědci se snaží okopírovat chemické složení vernixu. Syntetická forma by byla užitečná v léčení kožních problémů pro lidi každého věku. Vernix nazvali vědci „dokonalým přírodním pleťovým krémem“ (Westphal, 2004).

Neživá příroda

Grafitová a diamantová forma uhlíku je známa od starověku. V roce 1985 však byla objevena nová odrůda uhlíku. Má tvar submikroskopické duté koule s 60 atomy uhlíku na povrchu. Jemná mřížkovitá struktura povrchu trochu připomíná kopací míč. Tyhle kulovité molekuly uhlíku nazýváme fullereny neboli „Buckyho koule“. Jsou tak pojmenovány na počest architekta Buckminstera Fullera (1895 – 1983), který zpopularizoval ve svých návrzích staveb geodetické kopule.

„Jednou z možných aplikací fullerenů jsou ložiska v motorech a pumpách vyrobených nanotechnologiemi.“

Jednou z možných aplikací fullerenů jsou ložiska v motorech a pumpách vyrobených nanotechnologiemi. Zatím se fullereny užívají jako maziva, elektrické izolátory a nátěry. Také se zjistilo, že koule fullerenu může chránit jiné molekuly umístěné uvnitř, jako se třeba umístí pták do klece. To má možné využití v lékařství pro časově regulované uvolňování dávek léků do organizmu.

Mezi různorodými hvězdami ve vesmíru vynikají pulzary. Jsou to velmi hmotné a husté hvězdy, které se velmi rychle otáčejí. Pulzary nazýváme též neutronovými hvězdami. Charakterizují je intenzívní svazky záření. Jak se pulzar otáčí, jeho záření bliká prostorem jako světlomet. Podobně se chová mnoho hvězd z kategorie bílých trpaslíků.

Četnost záblesků pulzarů se pohybuje od jednoho za několik sekund až po jeden za několik milisekund. Poslední číslo znamená, že některé hvězdy se otáčejí neuvěřitelnou rychlostí 500 – 1000 krát za sekundu. Zvláštní frekvence záblesků je velmi pravidelná a mění se pouze v poměru pravděpodobnosti jedna ku deseti miliardám. To činí z pulzarů a bílých trpaslíků jedny z nejpřesnějších časoměrných systémů, které známe, srovnatelných s atomovými hodinami. Člověk si při této myšlence vzpomene na účel hvězd, jak je popsán v Genesis 1:14: aby sloužily jako časomíry (Roth a MacRobert, 2004).

Závěr

Biomimikry jsou cennou disciplínou, v níž se učíme praktické dovednosti od přírody. Tvůrce uložil spoustu užitečných myšlenek jak do živého tak neživého světa. Každý příklad nám ukazuje, jak využít zdroje stvořené země a používat je tím nejlepším způsobem.

Odkazy

  1. Benyus, J. 1997.Biomimicry: Innovation Inspired by Nature. Harper Collins, New York.
  2. Chown, M. 1996. I spy with my lobster eye.New Scientist 150(2025):20.
  3. Holloway, M. 2000. Cuttlefish say it with skin.Natural History 109(3):70-79.
  4. Milius, Susan. 2003. Warm-blooded plants? New Scientist 164(24):379-381.
  5. Roth, J. and A. MacRobert. 2004. White dwarfs as ultrastable clocks.Sky and Telescope 107(2):17.
  6. Stone, B. Tired of all those passwords? Newsweek 30, November 1998, p. 12.
  7. Westphal, S. 2004. The best skin cream you ever wore. New Scientist 181(2430):40-41.

Komentujte

Please Přihlásit to comment
  Subscribe  
Upozornit na