O descoperire despre „cauciucurile de iarnă” ale renilor ar putea declanșa o mică revoluție în tehnologie
Renii sunt îndrăgiți în întreaga lume datorită ochilor lor negri expresivi, coarnelor lor maiestuoase și asocierii magice cu Moș Crăciun. Însă renii sunt și mai speciali decât atât, scrie The Conversation.
Renul arctic, la fel ca prădătorul său principal, lupul, este incredibil de bine adaptat pentru căminul său înzăpezit, unde în timpul iernii temperaturile pot să scadă la -50°C și nivelurile de lumină sunt reduse.
Renii au un al doilea strat de blană, copite largi în formă de semilună care le permit să își păstreze stabilitatea și să sape în zăpadă, și, potrivit unui nou studiu publicat vara aceasta în Proceedings of the Royal Society, ochi care trec printr-o transformare fizică în timpul tranziției dintre anotimpuri și care le permit să vadă clar în amurgul lung al iernii.
În mijlocul iernii în Arctica este fie în întuneric, fie crepuscul – când soarele este sub linia orizontului toată ziua.
Renii trebuie să găsească și să descopere de sub zăpadă hrana lor de iarnă, lichenii, prin scurmarea în omăt cu copitele, coarnele și botul lor.
Lichenii sunt mai mult decât suficienți în Arctica, fiind o sursă de hrană ideală pentru reni oriunde merg, aceștia hrănindu-se în perioada de crepuscul, motiv pentru care și lupii vânează tot atunci.
FOTO: Krissikunterbunt / Alamy / Profimedia Images
Amurgul, renii și lumina
Crepusculul are o proprietate unică ce îl face diferit de zi sau noapte: este extrem de albastru, conținând foarte puțină lumină verde, galbenă sau portocalie.
Acest lucru se întâmplă fiindcă atunci când soarele este sub linia orizontului stratul de ozon al Pământului se comportă ca un filtru uriaș de-a lungul cerului ce absoarbe aproape toată lumina, cu excepția celei albastre.
Lumina solară călătorește o distanță mai mare prin atmosferă, trecând orizontal prin stratul de ozon. Iar acest albastru filtrat de ozon este diferit de culoarea de pe cer în timpul unei zile fără nori, cauzată de împrăștierea luminei solare de către moleculele de aer.
Deși pictorii numesc această perioadă de după apus „ora albastră”, noi tindem să nu o observăm deoarece ochii noștri se adaptează treptat la schimbarea culorii.
Pe măsură ce se apropie întunericul, vederea noastră trece de la bazarea pe receptorii con, care ne permit să vedem în culori, la folosirea celulelor de tip bastonaș, care sunt grozave pentru depistarea luminii slabe pe timpul nopții, dar mai puțin bune când vine vorba de detectarea culorilor.
Iar în zonele polare crepusculul poate dura peste o treime din zi. Atât renii cât și lupii își îmbunătățesc sensibilitatea la amurgul arctic cu ajutorul unei „oglinzi” din spatele retinei. Nu toată lumina este detectată și absorbită de neuronii specializați numiți fotoreceptori atunci când ea intră în ochi și trece prin retină.
În schimb, o parte din lumină este reflectată de oglindă pentru o a doua oară, când mai multă din ea va fi detectată.
Renii văd o imagine care este mai luminoasă dar puțin mai neclară deoarece oglinda împrăștie o parte din lumină în lateral. Dar acesta reprezintă un avantaj în lumina slabă din Arctica fiindcă animalele se bazează mai mult pe contrastul vizual și detectarea mișcărilor decât pe acuitatea văzului.
Oglinda în cauză este numită tapetum lucidum („covor strălucitor”) de către biologi, ea evoluând separat la numeroase animale. Două excepții notabile sunt reprezentate de oameni și animalele de pradă, care au nevoie de imagini clare.
FOTO: Sergi Reboredo / Associated Press / Profimedia Images
Un studiu mai puțin obișnuit în Arctica
Studiul antemenționat publicat în Proceedings of the Royal Society a comparat ochii renilor care au murit în timpul verii cu specimene ale ochilor renilor care au murit în timpul iernii.
Deși motivația ar putea părea puțin macabră, cercetătorii au reușit să arate astfel că ochii renilor trec printr-o schimbare de sezon unică în ceea ce privește tapetumul și își schimbă culoarea, reflectând lumina auriu-turcoaz în timpul verii și albastrul închis iarna.
Atât lichenii cât și blana lupilor reflectă mai puțin albastru decât celelalte culori, astfel că renilor le par negri în peisajul acoperit de zăpadă.
Tapetumul renilor folosește aceeași structură care face penele păunilor iridescente sau dă opalului sclipirile sale de culoare, lucru numit colorare structurală.
În tapetumul renilor aceste structuri sunt fibre foarte fine de colagen, prea mici pentru a fi văzute cu un microscop optic, asemănătoare cu dar mai fine decât structura mușchilor.
Aceste fibre pot fi imaginate ca un număr mare de creioane aranjate într-o structură hexagonală în o cutie transparentă.
Dacă lași în cutie suficientă apă pentru a umple golurile dintre ele și reduci scara cu un factor de aproximativ 40.000, cutia va reflecta lumina albastră. Acesta este tapetumul renilor pe timp de iarnă.
Pentru a obține tapetumul în timpul verii, creșteți cantitatea de apă de 10 ori și dublați adâncimea cutiei. La această scară minusculă fibrele își vor menține în mare ordonarea hexagonală, dar vor exista mai multe goluri între ele.
Cercetătorii cred că această modificare în ochii renilor este declanșată de schimbări în presiunea atmosferică pe timpul verii, respectiv a iernii.
FOTO: Sergi Reboredo / Zuma Press / Profimedia Images
Renii au „cauciucuri de iarnă” în ochi
Poate că exemplul anterior a fost puțin cam alambicat, un mod mai simplu de a ne gândi la asta ar fi că ochii renilor au „cauciucuri” de vară și de iarnă.
După cum vor ști șoferii, o soluție pentru a crește tracțiunea pe gheață când este foarte frig afară e să lași să iasă o parte a aerului din cauciucuri. În mod asemănător renii lasă afară o parte a fluidului aflat în tapetumul lor pentru a obține o imagine mai bună a mediului care îi înconjoară.
Constatările noului studiu i-ar putea ajuta pe ingineri să creeze produse care își schimbă lumina reflectată, autorii săi afirmând că posibilitățile sunt nelimitate.
De exemplu, dacă folosești o suprafață vopsită cu o nanostructură reflectorizantă asemănătoare cu tapetumul renilor în locul unei vopsele bazate pe pigmenți, ai putea schimba culoarea doar prin modificarea separării dintre „creioanele” microscopice care reflectă lumina.
Asta ar însemna că ai putea schimba culoarea mașinii tale doar printr-o ajustare a separării elementelor respective la nivel microscopic. Iar, spre deosebire de numeroși pigmenți, aceste vopsele structurale nu se șterg în timp.
Așadar, dacă în trecut renii au inspirat tradiții de Crăciun povestite în întreaga lume până în ziua de azi, ei ar putea inspira acum și noi descoperiri în tehnologie și știință.
P.S.: Sper că ți-a plăcut această ediție mai altfel a rubricii Nerd Alert care săptămâna aceasta a fost decalată puțin de Crăciun, dar de weekendul viitor revenim la publicarea ei în mod obișnuit sâmbătă sau duminică dimineața. În caz că ești curios de cea de weekendul trecut, o găsești aici:
INTERVIURILE HotNews.ro