Miként védekeznek a lepkék az eső ellen?

A Cornell Egyetem kutatói vizsgálták a lepkeszárnyakat, a nagy sebességgel hulló esőcseppek hatására voltak kíváncsiak. Számos olyan termék van már ma is, amelyek biológiai példa alapján készültek, s felületeket lehet velük védeni kosztól, víztől, vagy épp jegesedéstől. A lepkeszárnyak vizsgálatával ezen anyagok körét szeretnék bővíteni a kutatók, Sunghwan Jung, biológiai- és környezetmérnök adjunktus, és Seungho Kim posztdoktori kutató.

Eddig hasonló felméréseket csak lassan hulló cseppekkel végeztek, s azok tisztító hatására derítettek fény, azonban az esőcseppek a valóságban akár másodpercenként 10 méteres sebességet is elérhetnek, így most ezekre a nagy sebességű cseppekre koncentráltak a kutatók. A törékeny lepkeszárnyakat akár károsíthatja is az esőcsepp, így kérdés volt, hogy vajon mi történik, ha a vízcsepp becsapódik a különlegesen víztaszító hatású felületekre?
„Meglehetősen veszélyes egy apró rovar számára egy esőcsepp” – mondta Jung, elmagyarázva, hogy a méretarányok alapján hasonló hatása lehet, mintha az emberre egy bowling golyó hullana az égből.

Az összehasonlító vizsgálatokhoz faleveleket, madártollakat, valamint a Cornell Egyetem rovargyűjteményéből válogatott lepkeszárnyakat használtak fel Jason Dombroskie, a gyűjtemény vezetője, és a kutatásról az Amerikai Tudományos Akadémia folyóiratában, a PNAS-ben megjelent tanulmány társszerzője segítségével.

A célobjektumokat egy asztalon elhelyezve kb. 2 méteres magasságból hullajtották rájuk a vízcseppeket, és a becsapódásról másodpercenként több ezer képkocka sebességgel készítettek felvételeket. A felvételek elemzéséből kiderült, hogy a csepp hullámot vet és szétterjed: egy elképesztően vékony víztaszító viaszréteg hatására terjed szét a csepp, majd a szárnyak felületén lévő mikroszkopikus rücskök lyukakat hoznak létre a terjedő vízben, amelyektől a víz szétszakad.
„Úgy képzeljük el ezeket a rücsköket, mintha kis tűk volnának, az esőcsepp pedig egy lufi. Ha rádobunk egy ballont a tűkre, ennek hatására a ballon rengeteg apró darabra szakad. Pontosan ez történik az esőcseppekkel is” – magyarázta Jung.

Az esőcseppet aprózó folyamat jócskán lerövidíti azt az időt, míg a csepp kölcsönhatásban lehet a szárnyfelülettel, ezzel pedig a csepp által keltett ütődés ereje is csökken. Ugyanezen okból a hideg esőcsepp hűtő hatása is kisebb, ez pedig különösen fontos, hisz a szárnyak izmainak megfelelő hőmérsékletre van szükségük ahhoz, hogy repülni tudjon a rovar. „Ha tovább tartana az esőcsepp érintése, sok hőt vesztenének, s nem tudnának elrepülni” – mondta Jung. Ezért a kihűlés például a ragadozók számára tenné őket túl könnyű prédává. Ezen túl azért is célszerű mihamarább megszabadulni a vízcsepptől, mert az meglehetősen súlyos, és ez önmagában is megnehezíti a rovarok, madarak, de akár a növényi levelek életét is.
„Azonban a kétrétegű, viaszból és rücskökből álló rétegnek köszönhetően könnyebb megszabadulni a víztől, a felület rendkívül víztaszítóvá válik így” – fejezte be Jung.