Zpátky k přírodě

Poušť Namib není nejvhodnějším místem pro život. Ročně tam spadne jen asi deset milimetrů srážek a další zdroje vody tam nejsou. Přesto existují živočišné druhy, které i v takových podmínkách dokážou přežít. Jedním z nich je brouk Stenocara gracilipes. Získává vodu ze vzduchu, přesněji řečeno z mlhy.

Vzájemné působení suchého vzduchu z pouště a vlhkého oceánského vzduchu vede ke vzniku pravidelných ranních mlh, které se s postupem dne rozpustí. Brouk Stenocara gracilipes proto vždy brzy ráno vyleze na povrch a roztáhne pozoruhodná křídla. Jsou hrbolatá a jejich nerovnoměrné výstupky jsou schopny zachytávat kapičky vody o průměru pouhých 0,025 milimetru a působit kondenzaci, při níž vznikají větší kapky vody. Naopak nižší místa na křídlech vodu odpuzují. Když se na křídlech brouka shromáždí dostatek kondenzované vody, tato voda začne stékat dolů a brouk ji konzumuje. Díky tomu se obejde bez dalších vodních zdrojů.

Schopnosti brouka Stenocara gracilipes jsou inspirující. Vytvoříme-li materiály s podobnou povrchovou strukturou, jakou mají jeho křídla, mohou vzniknout například samočisticí materiály či zařízení pro získávání vody z atmosféry.

PŘEVZATÉ NÁPADY

Vědecký obor, který se zabývá přebíráním a využíváním osvědčených nápadů z přírody, nese název biomimetika. Vychází ze zjištění, že příroda je plná zdrojů inspirace pro vědu a techniku. Věděl to už Leonardo da Vinci, který navrhoval letadla s křídly odvozenými od křídel ptáků.

Výčet řešení převzatých z přírody je dlouhý. Suché zipy vymyslel v roce 1941 George de Mestral poté, co pozoroval, jak se ostny některých rostlin zpět ohnutými háčky zachytávají na srsti jeho psa. Oči prehistorické mouchy posloužily pro vývoj nového materiálu pohlcujícího světlo, který umožnil výrobu účinnějších solárních panelů. Kočičí oči vedly ke vzniku senzorů ukrytých ve vozovce. Komunikace delfínů pod mořskou hladinou dala vzniknout systému pro včasné varování před vlnami tsunami. Nohy ještěrek posloužily při vývoji robotů schopných šplhat i pro výrobu biologicky odbouratelné lepící hmoty využitelné v lékařství. Rorýsi, jejichž křídla mohou měnit tvar, inspirovali konstruktéry letadel. Podoba těl mořských ryb čeledi havýšovitých byla pro konstruktéry automobilky Mercedes-Benz podnětem pro vývoj vozu s netradičním tvarem karoserie, nízkou spotřebou paliva a nízkými emisemi.

Nekonečné množství nápadů, které zatím čekají na využití, skrývá říše hmyzu. Larvy některých hmyzích druhů vyrábějí světlo (tzv. bioluminiscence) s téměř nulovou ztrátou energie. Některé druhy brouků z čeledi střevlíkovitých vyrábějí chemické zbraně, které vystřelují po svých nepřátelích. 

NEDOSTIŽNÉ ŠUPINY

Rozvoj nanotechnologií dává nový pohled do tajemství ukrytých v přírodě. Příkladem může být africká sladkovodní ryba bichir šedý, velký dravec, který napadá i příslušníky vlastního druhu. Jeho tělo chrání nejdokonalejší známý šupinový krunýř, který skvěle odolává nárazu a přitom neomezuje pohyblivost.

Tajemstvím úspěchu je tu složení šupin. Každá z nich je tvořena mnoha velmi slabými vrstvami. Vědci se snaží vytvořit podobný materiál, který by dokázal zastavit střelu a při jejím dopadu by se neroztříštil a zároveň by byl dostatečně ohebný. V ideálním případě by to mohl být obyčejný oděv, který by chránil jak proti kulkám, tak proti střepinám granátů nebo působení chemických zbraní.

Vývoj materiálu s vlastnostmi šupin bichira šedého bude muset začít na molekulární úrovni. V přírodě vznikají velmi sofistikované struktury z těch nejjednodušších složek. Pokud to bude chtít věda napodobit, bude muset správně nastavit sled až několika tisíc drobných chemických reakcí, při nichž mohou samovolně vznikat molekuly s požadovanými vlastnostmi. Celý proces je nesmírně náročný a cesta k trojrozměrné struktuře podobající se rybím šupinám bude ještě dlouhá.

PLŽI A PAVOUCI

Mořští plži umí nanotechnologické postupy využívat už dlouho. Z pouhého vápence (uhličitanu vápenatého) vytvářejí strukturu, která je pevná jako kevlar, pouze tím, že spojují svými bílkovinami částečky vápence. Vznikají vazby, které jsou dost pevné na to, aby vše drželo pohromadě, ale při nárazu po sobě sklouzávají a absorbují tak jeho energii.

Vojenský výzkum se zabývá vývojem podobných struktur už delší dobu, výsledky se však schopnostem plžů stále nemohou vyrovnat.

Velkou výzvou zůstává pavoučí vlákno. Je lehké, pružné a má větší odolnost v tahu než ocel. Výroba podobného materiálu by znamenala revoluci pro mnoho oborů od chirurgie po výrobu vojenských pancířů. Pavoučí vlákna se proto intenzivně zkoumají stejně jako procesy, při nichž vznikají. Dnes je již možné geneticky upravit bakterie tak, aby vyráběly bílkoviny nezbytné pro pavoučí vlákna. Jeho obdobu lze utkat při vysokých teplotách nebo s přispěním určitých chemických látek, pavouk však nic takového nedělá. Své vlákno vyrobí při pokojové teplotě, věda to dodnes nedokáže.

NEJEN ARCHITEKTURA

světlo s téměřnulovými ztrátami energie." src="http://www.stoplus.cz/images/clanky/zpatky7.jpg" width=250 align=right> Přírodní inspirace se nevyhýbá ani architektuře. Pařížská budova Arabského institutu má na jižní fasádě soustavu čoček připomínajících oči. Automaticky se zavírají nebo otevírají podle množství světla, které na ně dopadá, a regulují tak světlo a také teplo uvnitř budovy.

Na světě existují i budovy, jejichž ventilační systém byl okopírován z termitišť. Obchodní centrum Eastgate v zimbabwském Harare umožňuje horkému vzduchu proudit vzhůru, kde je odváděn průduchy u střechy, zatímco u paty budovy průduchy vniká do obchodních prostor chladný vzduch.

Architekti v současné době zamýšlejí využít materiály, které reagují na vlhkost vzduchu podobně jako piniové šišky. Když se v budově nahromadí vlhký a horký vzduch, průduchy se automaticky otevřou. Pokud je vzduch suchý, průduchy zůstávají zavřené.

Je pravděpodobné, že s rozvojem biotechnologií budou přírodní řešení zasahovat do oborů, jako jsou informační technologie (půjde hlavně o ukládání informací), zemědělství či medicína.

Zdroj: http://www.stoplus.cz