Τα τζιτζίκια, εκείνοι οι πανταχού παρόντες κήρυκες του καλοκαιριού, δεν είναι γνωστοί μόνο για τα συμφωνικά τους χορικά. Μια πρόσφατη μελέτη από ερευνητές στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Τζόρτζια έριξε τα φώτα της δημοσιότητας σε μια λιγότερο μελωδική, αλλά συναρπαστική πτυχή αυτών των εντόμων: τη μοναδική τους μέθοδο ούρησης.
Σε αντίθεση με πολλά έντομα που διώχνουν τα απόβλητα σε σταγονίδια, τα τζιτζίκια εκπέμπουν ισχυρούς πίδακες ούρων, αμφισβητώντας τις μακροχρόνιες πεποιθήσεις στη δυναμική των υγρών και προσφέροντας πιθανές γνώσεις για τεχνολογικές εξελίξεις και οικολογικές μελέτες.
Παρατηρητική πρόοδος στη συμπεριφορά του τζίτζικα
Για χρόνια, το περίεργο μοτίβο ούρησης των τζιτζίκων παρέμενε άπιαστο στους επιστήμονες, κυρίως λόγω της προτίμησης των εντόμων για την απομόνωση των κορυφών των δέντρων. Ήταν κατά τη διάρκεια της επιτόπιας εργασίας στο Περού που οι ερευνητές, συμπεριλαμβανομένου του καθηγητή Saad Bhamla, είδαν αυτό το φαινόμενο από πρώτο χέρι. Η παρατήρηση κατέρριψε την επικρατούσα αντίληψη ότι τα έντομα που τρέφονται με χυμό ξυλώματος -όπως τα τζιτζίκια- θα επέλεγαν την απέκκριση σταγονιδίων για να εξοικονομήσουν ενέργεια, αναφέρει η Γη , δεδομένης της χαμηλής περιεκτικότητας σε θρεπτικά συστατικά του χυμού.
Η μελέτη, με επικεφαλής τον Elio Challita, πρώην Ph.D. φοιτητής στο εργαστήριο του Bhamla και τώρα μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, αποκάλυψε ότι τα τζιτζίκια χρησιμοποιούν την ούρηση με πίδακα όχι μόνο ως θέμα προτίμησης, αλλά ως ανάγκη.
«Η υπόθεση ήταν ότι εάν ένα έντομο μεταβεί από το σχηματισμό σταγονιδίων σε πίδακα, θα απαιτούσε περισσότερη ενέργεια επειδή το έντομο θα έπρεπε να κάνει έγχυση μεγαλύτερη ταχύτητα», εξήγησε η Challita.
Τα τζιτζίκια βρίσκονται σε εύκρατα έως τροπικά κλίματα.
Εδώ μπαίνουν στο παιχνίδι οι έννοιες της επιφανειακής τάσης και των ιξωδών δυνάμεων. Η επιφανειακή τάση είναι η ελαστική τάση μιας ρευστής επιφάνειας να ελαχιστοποιεί την έκτασή της, όπως το πώς το νερό σχηματίζει σταγονίδια σε μια κερωμένη επιφάνεια αυτοκινήτου. Οι ιξώδεις δυνάμεις, από την άλλη πλευρά, σχετίζονται με την εσωτερική τριβή μέσα στο υγρό, το οποίο αντιστέκεται στη ροή του, παρόμοια με το πώς το μέλι ρέει πιο αργά από το νερό.
«Προηγουμένως, ήταν κατανοητό ότι εάν ένα μικρό ζώο θέλει να εκτοξεύσει πίδακες νερού, τότε αυτό γίνεται λίγο δύσκολο, επειδή το ζώο ξοδεύει περισσότερη ενέργεια για να εξαναγκάσει την έξοδο του υγρού με μεγαλύτερη ταχύτητα. Αυτό οφείλεται στην επιφανειακή τάση και τις δυνάμεις ιξώδους. Αλλά ένα μεγαλύτερο ζώο μπορεί να βασίζεται στη βαρύτητα και τις αδρανειακές δυνάμεις για να κατουρήσει», πρόσθεσε η Challita.
Στην περίπτωση των τζιτζίκων, η υπέρβαση της επιφανειακής τάσης και των ιξωδών δυνάμεων για την εκτόξευση ενός πίδακα ούρων απαιτεί περισσότερη ενέργεια από το να αφήσει απλώς να πέσουν σταγονίδια. Ωστόσο, η ενέργεια που απαιτείται για την απομάκρυνση μεμονωμένων σταγονιδίων θα υπερτερούσε των οφελών για τέτοιους αδηφάγους τρώγοντες, όπως αναφέρεται από το Phys.org .
Αυτή η ανακάλυψη αμφισβητεί τη συμβατική σοφία ότι τα μικρότερα ζώα, που περιορίζονται από το μέγεθος των στομίων τους, είναι δεσμευμένα να σχηματίσουν σταγονίδια λόγω του υψηλότερου ενεργειακού κόστους της εκτόξευσης. Τα τζιτζίκια, με το μοναδικό τους μέγεθος και την όρεξή τους, αψηφούν αυτόν τον περιορισμό, επιδεικνύοντας μια εξαιρετική προσαρμογή στις διατροφικές τους συνήθειες και τις σωματικές τους ικανότητες.
Συνέπειες πέρα από τα τζιτζίκια
Οι επιπτώσεις αυτής της έρευνας εκτείνονται πολύ πέρα από τη σφαίρα της εντομολογίας. Η ικανότητα των τζιτζικιών να παράγουν πίδακες ρευστού υψηλής ταχύτητας, παρά το μικρό τους μέγεθος, παρουσιάζει ένα μοντέλο για την ανάπτυξη αποτελεσματικών μηχανισμών πίδακα σε εφαρμογές μικροκλίμακας, όπως η ρομποτική και τα ακροφύσια ψεκασμού, αναφέρει το Interesting Engineering . Επιπλέον, με τους πληθυσμούς των τζιτζίκων να φτάνουν τα τρισεκατομμύρια, η κατανόηση του οικολογικού αντίκτυπου των συνηθειών τους στην ούρηση γίνεται επιτακτική.
«Η έρευνά μας έχει χαρτογραφήσει τα μοτίβα απέκκρισης των ζώων, που εκτείνονται σε οκτώ τάξεις κλίμακας από μικροσκοπικά τζιτζίκια έως τεράστιους ελέφαντες», είπε ο Bhamia.
«Εντοπίσαμε τους θεμελιώδεις περιορισμούς και τις δυνάμεις που υπαγορεύουν αυτές τις διαδικασίες, προσφέροντας έναν νέο φακό μέσω του οποίου μπορούμε να κατανοήσουμε τις αρχές της απέκκρισης, μια κρίσιμη λειτουργία όλων των ζωντανών συστημάτων», συνέχισε. «Αυτό το έργο όχι μόνο εμβαθύνει την κατανόησή μας για τις βιολογικές λειτουργίες, αλλά επίσης ανοίγει το δρόμο για την ενοποίηση των βασικών αρχών που διέπουν τις βασικές διαδικασίες της ζωής».
Το τραγούδι των τζιτζίκων θεωρείται ένα από τα πιο δυνατά στον κόσμο των εντόμων.
Χαρτογράφηση μοτίβων απέκκρισης στα είδη
Η ομάδα του καθηγητή Bhamla έχει λάβει μια ευρύτερη άποψη της εκτόξευσης υγρού σε όλο το ζωικό βασίλειο, από μικροσκοπικούς μύκητες έως φάλαινες. Αυτή η ολοκληρωμένη προσέγγιση αποκάλυψε τους θεμελιώδεις περιορισμούς και τις δυνάμεις που διέπουν την απέκκριση, προσφέροντας έναν νέο φακό μέσω του οποίου μπορούμε να κατανοήσουμε μια κρίσιμη βιολογική λειτουργία, αναφέρει το Phys.org .
Το ενοποιητικό πλαίσιο που καθιέρωσαν οι ερευνητές όχι μόνο εμβαθύνει την κατανόησή μας για τις βασικές διαδικασίες της ζωής, αλλά επίσης ανοίγει το δρόμο για καινοτομίες σε τομείς τόσο διαφορετικούς όπως η μαλακή ρομποτική, η κατασκευή προσθέτων και η διανομή φαρμάκων.
Μελλοντικές κατευθύνσεις και περιβαλλοντικοί προβληματισμοί
Ενώ η μελέτη έχει φωτίσει τη μηχανική της ούρησης με τζιτζίκια, παραμένουν πολλά ερωτήματα, ιδιαίτερα σχετικά με τις περιβαλλοντικές συνέπειες αυτού του γεγονότος μαζικής απέκκρισης. Όπως αναφέρουν οι New York Times , τα τζιτζίκια, που καταναλώνουν 300 φορές το σωματικό τους βάρος σε χυμό ξυλώματος καθημερινά, αντιπροσωπεύουν μια σημαντική βιο-ρευστική παραγωγή του οποίου οι οικολογικές προεκτάσεις δεν έχουν ακόμη γίνει πλήρως κατανοητές.
Ο μοναδικός μηχανισμός ούρησης των τζιτζικιών όχι μόνο αμφισβήτησε τα υπάρχοντα παραδείγματα στη δυναμική των υγρών, αλλά άνοιξε επίσης νέους δρόμους για τεχνολογική καινοτομία και οικολογική έρευνα.
Καθώς οι επιστήμονες συνεχίζουν να ξετυλίγουν τα μυστήρια των μικροσκόπων της φύσης, θυμόμαστε τις περίπλοκες συνδέσεις μεταξύ της βιολογίας, της φυσικής και της ευρύτερης περιβαλλοντικής μήτρας.
