Namibijskie chrząszcze – łapacze rosy i mgły

Czy namibijski chrząszcz może pomóc ludziom?

Codziennie rano korzystasz z toalety, myjesz ręce i zęby, bierzesz prysznic, robisz śniadanie, zmywasz, wstawiasz pranie. Zanim wyjdziesz do pracy korzystasz z wody co najmniej dziesięć razy.
Tymczasem, na południu Afryki, w dalekiej Namibii, zanim ktokolwiek będzie mógł wykonać powyższe czynności, jakaś kobieta albo dziecko musi przynieść życiodajną wodę z miejsca ujęcia. Zazwyczaj źródło nie znajduje się 5 minut od domu. Nosiciele idą co dzień parę godzin w tą i z powrotem, by ich rodzina mogła się choćby napić.

Pustynia – wyzwanie

Na terenach pustynnych pozyskiwanie wody stanowi prawdziwe wyzwanie. Jest jednak ktoś, kto może dać inspirację do rozwiązania tego problemu, ktoś, kto wykorzystuje specyfikę pustyni Namib do zbierania życiodajnego płynu. Bohatera naszej opowieści poznamy za chwilę…

Na całym świecie około 900 milionów ludzi nie ma bezpośredniego dostępu do wody pitnej.

Pustynia Namib – sucha a jednak wilgotna

Mówi się, że pustynia Namib jest jedną z najbardziej suchych pustyni świata. A jednak podróżnicy zgodnie twierdzą, że tętni ona życiem, choć spada tu rocznie jedynie 2 mm deszczu. Niezbędny dla żywych organizmów płyn pochodzi z mgieł, które codziennie rano nadciągają nad pustynię znad oceanu.

Wilgotne powietrze dociera nawet do 60 km w głąb pustyni i osiadając na roślinach, poi małe zwierzęta. Jedno z nich ma wyjątkowe zdolności pozyskiwania wody wprost z porannej mgły. A ponieważ samo w 40% składa się z tej cieczy, stanowi również jej źródło dla większych zwierząt.

Jak pozyskać wodę z rosy i mgły?

Portret chrząszcza namibijskiego – łapacza rosy i mgły

Chrząszcze namibijskie z rodzaju Stenocara to gatunki posiadające te niezwykłe zdolności. Ich czarno-biała (Stenocara gracilipes) / czarna (Stenocara dentata) skorupa pokryta jest przyciągającymi wodę (hydrofilowymi) guzkami, pomiędzy którymi znajdują się woskowe hydrofobowe (odpychające ciecz) kanaliki.  Dzięki swej barwie, owad w dzień absorbuje ciepło, co jest przydatne do procesu pobierania wody. Do rodzaju Stenocara zaliczamy:

• Stenocara dentata
• Stenocara eburnea
• Stenocara gibbipennis
• Stenocara globulum
• Stenocara gracilipes

Codziennie rano chrząszcz wykonuje ciekawe akrobacje. Już pod koniec nocy zaczyna wspinać się na wydmę, aby być jak najwyżej. Gdy osiągnie odpowiedni punkt, ustawia ciało w kierunku bryzy pod kątem 45º, przechylając w dół głowę i wystawiając do góry długie, wrzecionowate tylne odnóża. Jego pancerz zaczyna oddawać ciepło, wychładzając chrząszcza i sprawiając, że temperatura jego ciała jest niższa niż otoczenia.

Gdy nad ranem nadchodzi mgła, jej mikrokropelki przyciągane są przez hydrofilowe guzki, które je przytrzymują i spłaszczają. Dzięki temu, wiatr nie jest w stanie zdmuchnąć cennej cieczy a kolejne jej cząsteczki mogą się do nich przykleić, tworząc większą krople.

Kiedy kropla jest już wystarczająco duża, zaczyna spływać śliskimi, hydrofobowymi rynienkami w dół. W ten sposób, za sprawą grawitacji i odpowiedniej pozycji ciała, woda przemieszcza się w stronę głowy, aż do otworu gębowego chrząszcza, zapewniając mu napój potrzebny na cały dzień.

Badacze zaobserwowali, że chrząszcze te potrafią również pozyskiwać wodę z rosy, czyli z wilgotnego powietrza niepochodzącego z mgły a osadzającego się np. na roślinach.

Słusznie więc mieszkańcy Namibii nazywają te stworzenia łapaczami mgły i rosy.

Naukowcy, dzięki obserwacji chrząszczy i poznaniu ich budowy mogli stworzyć technologie pomagające zbierać wodę w niesprzyjających pustynnych warunkach.

Łapacz mgły w wersji człowieczej

System zainspirowany chrząszczem namibijskim ma postać pionowo ustawionej siatki podobnej do siatki do tenisa. Jej włókna, powłoki włókien i otwory są dostosowane specjalnie do „łapania” wody z mgły.

Prace nad systemem i jego udoskonalaniem trwają już długo i są sukcesywnie rozpowszechniane na cały świat a stosowane w co najmniej 17 krajach.

Naukowcy początkowo zastosowali siatki z dużymi otworami, potem jednak zmienili je na bardziej gęste, poprawiając skuteczność o 8%. Zastosowali również hydrofobowe powłoki włókien, dzięki czemu zbierające się na nich krople mgły spływają swobodnie do zbiorników. Poza tym, po wielu badaniach odkryto, że ważny jest skład chemiczny samych włókien siatki. Optymalne okazały się włókna ze stali nierdzewnej o określonej grubości i odstępie pomiędzy nimi.

Skonstruowane w ten sposób ludzkie łapacze mgły są w stanie zebrać dziennie kilka litrów wody pitnej z każdego metra kwadratowego siatki. Woda ta jest odpowiednia do picia, ponieważ odsalanie i oczyszczanie kropelek mgły odbywa się w powietrzu za pomocą naturalnych procesów. Pozyskiwanie wody pitnej nie niesie więc za sobą żadnych kosztów (oprócz budowy siatki), dzięki czemu jest doskonałym rozwiązaniem w suchych i biednych rejonach.

System łapaczy mgły jest wciąż udoskonalany (m. in. niektórzy dodają do siatek jeszcze specjalnie skonstruowane rynny). Istnieją nawet kursy projektowania i budowania siatek. Twórcy tej metody przekazali wynalazek organizacji UNESCO, by mógł on być bezpłatnie kopiowany i zapewniać dostęp do wody pitnej wszystkim potrzebującym osobom na całej kuli ziemskiej.

Las na Saharze, czyli szklarnia na wodę

Naukowcy podpatrujący chrząszcza namibijskiego wpadli również na pomysł stworzenia szklarni zbierającej wodę pitną z powietrza.

Zbudowali ją na bazie krat do parowania połączonych w ściany. Kraty te są polewane niewielką ilością wody morskiej. Wiejący przez kraty wiatr przenosi słone kropelki do środka szklarni, gdzie zasadzone są rośliny. Dzięki temu, temperatura wewnątrz się obniża, rośliny mogą więc rosnąć a woda morska skrapla się, tracąc słoność i robiąc się przydatna do spożycia.

Jednocześnie ze szklarnią zbierającą wodą inżynierowie stosują technologie skoncentrowanej energii słonecznej, tworząc dwa symbiotyczne systemy.

Wspomniana technologia używa luster, które skupiają światło w jednym punkcie, by wyprodukować elektryczność. System ten potrzebuje wody pozyskanej ze szklarni, a sam uwalnia ciepło potrzebne do jej prawidłowego funkcjonowania. Jednocześnie, cień rzucany przez lustra zapewnia optymalne warunki wzrostu roślin.

Samonapełniająca się butelka

W fazie badań jest również projekt samonapełniającej się butelki. Jej prototyp wyposażony jest w powierzchnie hydrofilowe i hydrofobowe. Podobnie jak u chrząszcza, wilgotne powietrze ma osadzać się na ścianach butelki, dzięki czemu wewnątrz ma być gromadzona woda.

Jeśli uda się wprowadzić w życie tą technologię małym kosztem i stworzyć niedrogi produkt, może on okazać się bardzo przydatny dla poszczególnych osób przemieszczających się przez suche piaski pustyni.

Materiał hydrofobowo-hydrofilowy na okna i dachy

Badacze pracują również nad wykorzystaniem materiału zbierającego wodę o budowie hydrofobowo-hydrofilowej, czyli przyciągającej i przekazującej dalej wodę. Materiały o takiej teksturowanej powierzchni mogłyby zostać użyte na dachach budynków, podobnie jak powszechny system odprowadzania deszczówki, tyle że zbierałyby wilgoć z mgły i powietrza a z nie z deszczu.

System odprowadzania wody przez chrząszcza za pomocą woskowych kanalików można również wykorzystać do stworzenia specjalnych powłok na okna i lustra, dzięki którym nie będą one zamglone. Takie rozwiązanie mogłoby się okazać przydatne również w wilgotnych rejonach świata.

• Hydrofobowość – skłonność cząsteczek chemicznych do odpychania od siebie
• Hydrofilowość – skłonność cząsteczek chemicznych do łączenia się z wodą.

Ciekawostki

• W Namibii utworzono Parki Narodowe, by uchronić faunę i florę tego rejonu od ludzi, którzy zdesperowani przedłużającą się suszą zaczęli znacząco uszczuplać naturalne zasoby tego kraju, np. zabijając dzikie zwierzęta.
• Ochrona potrzebna była również ze względu na poszukiwaczy diamentów, którzy od początków XX wieku niszczą te tereny i wykorzystują miejscową ludność w pogoni za szlachetnymi kamieniami.

Polecamy

• Opracowania