Makinelerde Kullanılan Dişli Çark Yapısının Doğada Halihazırda Bulunması
genellikle insan tasarımlı makinelerde gördüğümüz mekanik dişlilerin -bisikletler, araba vites kutuları gibi- aslında doğada da işlevsel bir şekilde var olması ufkunuzu açabilir.
2013 yılında cambridge üniversitesi'nde yayınlanan makaleye göre; aslında evrimin biz insanlardan çok daha önce birbirine kenetlenip, mekanik bir dişli gibi işleyen çarklar geliştirdiğini gösteriyor.
avrupa'daki yeşil alanlarda sıkça rastlanılan bir böcek olan issus (issus coleoptratus); bacakların senkronizasyonunu sağlayan, birbirlerine geçmesi için zıt kavisli, mikron ölçeğinde hassas mühendislik çalışmalarını andıran ve arka eklemlerde bulunan, yaklaşık her biri 50 mikron genişliğe 15-30 mikron uzunluğunda 10-12 adet olan dişlilere sahiptir. doğada bulunan pek çok parça gibi, bunlar da hem sertlik hem de dayanıklılık için kompozit bir malzemeden yapılmıştır. bu da böcek dünyasında tercih edilen şeker esaslı polimer olan kitin ve bir protein olan sklerotin'den yapılmıştır.
arka ayaklarda karşılıklı konumlanmış olan dişliler, adeta bir araba vites kutusundaki dişliler gibi birbirlerine kitlenir ve bacak hareketinde neredeyse tam bir eşzamanlılık sağlar. tamamen eşzamanlı olmamasının sebebi ise bacakların birbirlerinden tam 30 mikrosaniye (bir saniyenin milyonda biri) aralıkla hareket ediyor olması. bu dişliler, bu tipsiz böcek için oldukça kritik bir öneme sahiptir.
itme noktasında bacakların hızları arasındaki senkronizasyondaki küçük farklılıklar bile sapmaya sebep olacağından, issus'un umutsuzca kontrolden çıkmasına neden olacaktır. bu hassas senkronizasyonun herhangi bir sınır sistemi aracılığıyla başarılması imkansız olacaktır zira sinirsel bir dürtünün 30 mikrosaniye gibi bir rakamı yakalaması bilimsel açıdan pek mümkün gözükmüyor. uyumun yanı sıra, boyunun 6 mm olmasına rağmen yaklaşık 1 metreye kadar sıçrayabilmesi de bu dışlının ne kadar kusursuz çalıştığını gösteriyor.
özetle
1- gerekli gücü üretmek
2- kontrollü bir sıçrama oluşturmak
3- iki bacağı senkronize etmek
anca birbirleriyle muazzam bir iletişime sahip iki dişliyle yapılabilir.
geliştirilmiş yüksek hız ve hassasiyet görevini kusursuz yerine getiren bu dişliler, böceklerin hızlı döneminde yani gençliklerinde var olurken; ilginç bir şekilde yetişkinliğe geçtiklerinde kayboluyor. buna da "tüy dökme" adı veriliyor. bu geçişler, hayvanların büyümek için deri attığı dönemde gerçekleşiyor. bilim adamları dişlilerin neden yetişkinlikte kaybolduğunu şöyle açıklıyorlar. herhangi bir dişli sisteminde gençken yaşanılacak bir sorunu vücudun kendisi tamir edebilirken, yetişkinliğe ulaşıldığında dişlide yaşanacak en ufak bir aksaklık, tüm hareket sistemini direkt etkileyeceğinden hatta yetişkinliklerinde kalıcı bir hasar oluşturacağından, görevini başarıyla tamamladıktan sonra ortadan kaybolup, potansiyel risklerin minimize edilmesi sağlanıyor.
peki insan yapımı mekanik dişlilere bu kadar benzeyen bir yapının hiç mi bir farkı yok? tabii ki var. bizim bildiğimiz mekanik dişlilerin çoğu, çift yönlü çalışabilmesi için simetrik üretilir. issus'ta bulunan dişliler ise asimetrik ve çarkların kenetlendiği noktaya doğru eğimli bir yapıya sahiptir zira "ileri" ye gitmekten başka bir amaca hizmet etmezler.
yüksek yüklü, tek yönlü bir uygulama için hassasiyet ve hız gerekiyorsa; bu böcekte görünen yapıda bir dişlinin, ar-ge çalışmalarına konu olabileceği konuşuluyor, ki neden olmasın? o kadar küçük böceği 1 metreye kadar fırlatabilen dişli, cankurtaran botları yahut acil durumda zıplayan koltuklar gibi hız ve denge gerektiren yerlerde kullanılabilir.
bu gözlem, "biyolojik bir yapıdaki mekanın dişlinin ilk gözlemi" olarak tarihteki yerini çoktan almış. bu keşif aynı zamanda science dergisinin 13 eylül 2013 tarihli sayısında da yayınlanmış. buradan ulaşabilirsiniz.