Человечество сталкивается с беспрецедентными инженерными проблемами, если оно хочет выжить. Решения этих проблем ждут своего открытия в растениях, животных и микробах, но они могут быть потеряны навсегда, если мы не сохраним богатое разнообразие жизни на Земле.
Конференция ООН по биоразнообразию, КС15, должен завершиться 19 декабря. В эти выходные мы рассмотрим некоторые способы, которыми человечество зависит от биоразнообразия для здоровой и процветающей глобальной экосистемы.
Когда вид вымирает, он уносит с собой все физические, химические, биологические и поведенческие признаки, которые были отобраны для этого вида после проверки и повторной проверки в бесчисленных эволюционных экспериментах на протяжении многих тысяч, а возможно, и миллионов. лет эволюции.
К ним относятся конструкции для отопления, охлаждения и вентиляции; за способность наиболее эффективно и рационально передвигаться по воде или воздуху; для производства и хранения энергии; для изготовления самых прочных, легких, биоразлагаемых и перерабатываемых материалов; и для многих, многих других функций, необходимых для жизни.
Ценность природы не ограничивается человеческим применением, но утрата природы и биоразнообразия также представляет собой серьезную потерю человеческого потенциала.
Вот несколько примеров того, как природа вдохновила на инженерные решения.
Профессор Акира Обата разработал микроветряные турбины, которые вращаются и вырабатывают электричество при скорости ветра до 3 км/ч, вдохновленные крыльями стрекозы.Путь стрекозы
Вдохновленный энергоэффективностью крыльев стрекоз, особенно при низкой скорости ветра, профессор Акира Обата, ранее работавший в японском Университете Ниппон Бунри, разработал гофрированные лопасти для микроветряных турбин, которые вращаются и вырабатывают электричество при скорости ветра до 3 км/ч.
Большинство ветряных турбин плохо работают при скорости менее 10 км/ч; некоторые вообще не поворачиваются. Снижая минимальные требования к скорости ветра, эти микроветряные турбины могут использовать энергию ветра в легкодоступных местах, таких как крыши и балконы, и им не нужны дорогие башни для улавливания более высоких скоростей ветра, возникающих на больших высотах.
Изучая и понимая аэродинамику полета стрекозы, Обата смог сделать недорогие, легкие, стабильные и эффективные микроветряные турбины, которые можно использовать в автономных местах в развивающихся странах.
Что чернее черного?
Некоторые бабочки, птицы и пауки развили суперчерную окраску, достигаемую множеством сложных механизмов улавливания света, которые могут привести к новым энергоэффективным конструкциям для сбора солнечной энергии.
Микро- и наноструктуры поверхностей во многом определяют их светопоглощающие или отражающие свойства. Понимание не только состава используемых пигментов, но также тонкой структуры и физики этих поверхностей может оказаться полезным при разработке более энергоэффективных систем отопления и охлаждения зданий, а также более производительных коллекторов солнечной энергии.
Жук пустыни Намиб (род Stenocara) греется в тумане. Намибия.«Купание в тумане»
Два вида жуков активно собирают воду из тумана с помощью последовательности действий, называемой «греться в тумане». Поздно ночью, в преддверии тумана, который каждую ночь окутывает прибрежные районы пустыни Намиб, жуки появляются из песка и взбираются по дюнам, чтобы встать на пути тумана.
Наклоняя свое тело вперед, глядя в туман, они собирают влагу на спине, состоящей из закаленных передних крыльев, называемых надкрыльями, которые покрывают и защищают их задние крылья, используемые для полета.
Мелкие капельки воды в тумане собираются там, сливаются в более крупные капли, которые под действием силы тяжести стекают по гладким гидрофобным (т.е. водоотталкивающим) поверхностям к ртам жуков.
Данный ВОЗ По оценкам, к 2025 году половина населения мира будет жить в условиях нехватки воды, специфический химический состав и структура гидрофобных поверхностей, обнаруженных у жуков-намиб, вызвали огромный научный интерес к их потенциальному применению для человека.
Птицы и ископаемое топливо
Планирующие и парящие птицы являются мастерами аэродинамической эффективности, а дизайн их перьев на концах крыльев вдохновил инженеров на добавление небольших загнутых вверх «крылышек», которые уменьшают сопротивление, вызванное вихрями на концах крыльев самолетов.
Скопировав эту конструкцию законцовки крыла, коммерческие авиакомпании сэкономили 10 миллиардов галлонов топлива, сократив выбросы CO2 на 105 миллионов тонн в год.
Чтобы улавливать такое количество углерода, нужно было бы ежегодно высаживать около 16 миллионов гектаров деревьев — площадь, превышающую территорию Норвегии или Японии.
Горбатые киты кормятся в бухте Антарктиды.Вымирание не предрешено
Расточительность вымирания, пожалуй, лучше всего подчеркивается почти исчезнувшим горбатым китом.
Чрезмерная охота почти уничтожила этих гигантских существ, одних из самых крупных из когда-либо живших на планете, а в 1966 году популяция горбатых сократилась до 5000 особей.
Природоохранные организации и ученые вызвали огромный общественный и политический резонанс, и сегодня количество горбатых китов восстановилось до примерно 80 000 особей. У горбачей есть уникальные бугорки на передней части ласт, которые позволяют этим гигантам маневрировать с необычайной ловкостью.
Бугорки дают китам гидродинамическое преимущество — они минимизируют сопротивление, повышают их способность оставаться в движении и, что критично при нападении на добычу, позволяют им поворачиваться под более острыми углами. Помимо прочего, они вдохновили инженеров на создание одних из самых эффективных лопастей промышленных вентиляторов и ветряных генераторов. Если бы горбатые вымерли, мы, возможно, никогда не смогли бы воспользоваться дизайном бугорка.
Необычные организмы, описанные выше, наряду с устойчивыми инженерными решениями, которые они вдохновили, представляют убедительные доводы в пользу того, почему мы должны сохранять биоразнообразие.
Организмы, создающие системы поддержки, делают возможной всю жизнь на Земле, в том числе и человеческую: миллионы видов находятся в опасности, но потеря даже одного вида может иметь огромные негативные последствия для человечества.
Сюжет основан на Программе развития ООН (ПРООН) буклет, Как устойчивые инженерные решения зависят от биоразнообразия
