Oblíbili jste si digitální fotoaparát? A víte, že má hodně společného s jistým, dobře známým, hmyzem? Ano, týká se to vážky! Navíc to vůbec není jediný příklad toho, jak příroda, která dosud tají mnohé záhady, výrazně přispěla k vývoji lidské civilizace.
Dokážete si představit vážku s rozpětím křídel až 70 cm? Přesto takoví podivní tvorové tvořili první skupinu živočichů, kteří uměli létat. Bzučící hejna tohoto obřího hmyzu ovládla vzduch před více jak 300 miliony let. Ovšem jen do doby, než taková tučná chutná sousta vyhubili poněkud mladší létavci – ptáci a netopýři. V zájmu přežití se potom nutně vyvíjely menší, ale o to rychlejší hmyzí druhy. Také vážka postupně dostávala až dnešní podobu.
Mají v očích CDD
Pro nás jsou nejzajímavější obrovské klenuté fazetové oči vážky, které zabírají téměř celou její hlavičku. Každé (podobně jako u šídel) tvoří přes 20 000 (!)droboučkých šestihranných fazet. (Například mravenci musí stačit pouze devět fazet!) Přitom každé z nich má svou vlastní maličkou čočku a sítnici. Citlivé buňky těchto miniaturních fazet jsou podrážděny, jestliže se cokoli změní v jejich zorném poli. Jde tedy o jakési „skokové vnímání“zaznamenávající každičkou sebemenší změnu pohybu.
Obdobně u zadní stěny digitálního fotoaparátu funguje místo typického kinofilmu deska, kterou pokrývají tisíce světlocitlivých elektrických buněk (fotodiod) nazývanými CDD (charge – coupled device). Když objektivem přichází světlo, aktivuje CDD, které pak vydávají elektrické signály. Z jejich rozmístění vzniká komplexní obraz uchovávaný v paměti.
Nebe stále překvapuje
Už pravěcí lidé v úžasu hleděli na duhu. Jak víme, při ní každá kapka jako miniaturní hranol ohýbá a rozkládá sluneční světlo na barvy spektra. Od vnějšího okraje září červená (až infračervená), oranžová, žlutá, zelená, modrá a fialová. Není náhodou, že popsané spektrum barev duhy se stalo základem mj. pro vysílání barevné televize či pro moderní počítače.
Bobři inspirují i architekty
Mezi dávnověká zvířata náleží bobři – údajně nejlepší stavebníci mezi savci. Nelze si je představit bez vodních přehrad. Přežívá představa, že vodní díla budují, aby mohli snadněji lovit ryby. Není tomu tak – bobři se především živí dřevem a hráze stavějí jen jako ochranu svých stylových příbytků.
Když bobr nenajde vhodné jezero, vytvoří si ho přehrazením vodního toku. Na výstavbu používá hlavně pružné mladé stromky, ovšem v případě potřeby přehryže za pár minut i půlmetrový strom. Své dílo začíná tím, že do potoka či mírnější říčky zarazí několik klacků. Mezi ně umístí kameny a listnaté větve. Ty zatíží kamením a hráz pak utěsní blátem z břehů. Přehrady bývají vysoké až třicet metrů a za nimi se vytvoří jezírko dlouhé i desetkrát tolik.
Hlavní je však závěrečná výstavba vodního hradu – mohutné kopulovité stavby z bláta, rákosí, větví a kamení. Není tajemstvím, že mívá v průměru délku až 12 metrů při výšce dospělého muže. Uvnitř je obývací komora – s plošinkou na spaní nad hladinou vody. Všechny vchody jsou pod vodou, aby do domova nemohla vtrhnout suchozemská šelma. Pokud se náhodou přivalí deště a hladina toku se nečekaně zvýší, chytrý bobr rozšíří místo v hrázi, kudy odtéká přebytečná voda. Je známo, že bobří stavby inspirovaly mnoho národů.
Podobně to platí mj. i o včelách, která při stavbách buněk používají geometricky přesné čtverce, trojúhelníky a šestiúhelníky. Z toho vycházejí v projektech i četní architekti, neboť jde o ideální využití prostoru.
Odpoutat se od země
Dlouholetým snem bylo přiblížit se létajícím ptákům. První odvážní „vzduchoplavci“ se opravdu snažili vzlétnout s pomocí umělých perutí zhotovených z per. Pak přišla ke slovu primitivní letadla, od kterých vedla dlouhá cesta k nejmodernějším létajících strojům. Ovšem ty létají jinak než ptáci. Mají pevná křídla, která vytvářejí vztlak, když je obtéká vzduch . Tak se pohybují prudkým „odrážením“ od vzduchu díky vrtuli či nověji proudovému motoru.
To ptačí křídla dokážou vykonávat obě činnosti současně: Při mávnutí křídlem dolů je pták (nebo netopýr) poháněn kupředu, přičemž si ovšem udržuje i výšku a rovnováhu.
Radar přiletěl i s netopýrem
Radar je dnes běžnou součástí navigace letadel, či lodí. Podobnou funkci má zvláštní aparát u nočních netopýrů . Odborně se tento systém nazývá echolokace. Při něm netopýr vydává vysoké a vysoko položené pištivé zvuky. Ty po nárazu na překážku způsobují ozvěnu, kterou netopýr rychle analyzuje. Navíc každý netopýří druh má určité specifické zvláštnosti: Například vrápenec velký na rozdíl ostatních netopýřích příbuzných nepoletuje, ale zůstává na místě a při pátrání po kořisti jen otáčí hlavou. Pomocí zvukového paprsku propátrává okolí jako radar či sonar.
Echolokaci využívá mj. i delfín. Ten vydáváním a zpětným přijímáním (pomocí zubů) vysokofrekvenčních zvuků dokáže na mnoho kilometrů určit, zda je tam jen nějaká překážka č skutečná kořist. U ní dálkově pozná, jak je velká, ba i zda je vyděšená. Vědciloni ověřili, že když se delfíni náhodně vzájemně potkají, na okamžik echolokační systém vypínají, aby se tak vyvarovali vzájemného ohlušení.
Bioluminiscence přišla z moře
Také mnozí jiní vodní živočichové inspirovali různé vynálezce – třeba žralok tvarem připomínajícím budoucí ponorky. Tryskový pohon najdeme mj. u sépií či olihní, které vytlačují vodu pod vysokým tlakem.
Mnoho záhad obestírá dosud živočišné světélkování (bioluminiscenci) – jak tvorů ve vodě, tak třeba světlušek. Po zjištění chemické podstaty tohoto jevu se podařilo vyrábět uměle „studené“ světlo.
Ještěrky gekoni , které žijí zejména v tropech., mají na prstech zvláštní polštářky, takže se udrží i na hladkých plochách- včetně stropu. To je vlastně postata tzv. suchého zipu, který vyvolal po svém patentování značnou senzaci! Podobnou velkou přilnavost k podkladu známe i u některých jiných živočichů – včetně mandelinek. bramborových.
Fotonické krystaly dostaly šanci
Teprve v tomto století výzkumníci objevili, že duhová barevnost různých živočišných druhů, od ptáků až po motýly, je často způsobena mikroskopickými strukturami -fotonickými krystaly. Na rozdíl od pigmentů, které absorbují či naopak odrážejí určité frekvence světla v důsledku svého chemického složení, fotonické krystaly odrážejí světlo v závislosti na své fyzikální struktuře. Fotonické krystaly obsahují opakující se pole nanoskopických otvorů nebo prohlubní určité velikosti, které například odrážejí modré světlo a vstřebávají světlo jiných barev, přestože samotný krystalický materiál může být zcela bezbarvý.
Fotonické krystaly odrážejí pod různými úhly poněkud odlišné barvy světla a proto vytvářejí duhové zbarvení, které pomáhá některým živočichům přilákat partnera nebo jindy chránit svůj životní prostor.
Poslouží kosmonautice zkušenosti motýlů?
Společný tým maďarských a belgických výzkumníků loni objevil, proč samečci určitých populací jednoho druhu motýlů mají pruhované zbarvení z fotonických krystalů, zatímco samečci jiných populací nikoliv. Výzkumníci zkoumali motýlí křídla rastrovacím elektronovým mikroskopem s vysokým rozlišením a potvrdili, že barevná křídla některých motýlů obsahují oblasti děr submikronové velikosti, které tak vytvářejí přirozené fotonické krystaly. Jejich blízcí příbuzní z vyšších nadmořských výšek takové oblasti děr na křídlech nemají a proto mají křídla pouze hnědá a nikoliv duhová. Tento rozdíl může souviset s otázkou přežití.
Výzkumníci objevili, že hnědá křídla se při stejné intenzitě záření ohřívají rychleji než křídla modře duhově zbarvená. Výzkumníci jsou proto přesvědčeni, že zbarvení souvisí s nadmořskou výškou, kde jsou celoročně nižší teploty a samečci musí kvůli vyšší úspěšnosti nalezení samičky přežít déle.
Pokud fotonické krystaly skutečně mají takový zásadní vliv na hospodaření s teplem u motýlů, pak by umělé fotonické krystaly mohly v budoucnu zajišťovat pružnou teplotní ochranu v extrémním prostředí, jako jsou pouště nebo kosmický prostor.
Kdo kraluje v rychlosti?
Lidé se – zejména při vynálezech různých dopravních prostředků – inspirovali také tvarem těl nejrychlejších zvířat.
Pokud jde o vzduch, rychlostní prvenství drží sokol, který při střemhlavém letu dosahuje rychlosti kolem 240 km/hod. Je tak vůbec nejrychlejším živočichem na naší planetě. Až 170 km v hodině může pomocí křídel a plachtění dosáhnou také rorýs.
Šampiónem mezi hmyzem je australská vážka (Austrophlebia costalis), která předvádí rychlost až 98 km/hod. Nyní však experti prověřují tvrzení, že sameček ováda svištěl 145 km/hod. – při pronásledování samičky.
Na souši vládne gepard s 97 km v hodině. Jeho oblíbenou lahůdkou jsou gazely, které před ním prchají jen o dvacet kilometrů v hodině pomaleji. Mají ovšem větší výdrž než predátor.
Doslova živým torpédem ve vodě je plachetník svištící rychlostí až 110 km/hod. Ovšem stokilometrovou rychlost jednorázově překoná i tuňák. Ovšem pokud jde o vytrvalost, dost výrazně dominují marlíni, kteří na dlouhých trasách dosahují rychlosti 64 – 80 km za hodinu.
Přírodní helikoptéra předvádí zázraky
Kdo by neznal bručivého čmeláka, jehož velké tělo je ve značném nepoměru ke krátkým křídlům. A přesto bez problémů vzlétá, přistává, obdivuhodně dokáže ve vzduchu měnit polohu, i se na chvilku zastavit. To mohou závidět i konstruktéři helikoptér. Vždyť u vrtulníku podobně hlavní listy rotoru tvoří také tenká křídla, avšak ta musí být dlouhá! Navíc stroj potřebuje k zajištění stability další rotor v zadní části.
Kupodivu, čmelákovo tajemství zatím plně neodhalili ani odborníci..Ti však mohou říci, že za pouhou vteřinu máchne křidélky až dvěstěkrát, přičemž uletí asi tři metry.
A co je zásadní zjištění: Jeho pružná čtyři křídla se přitom ohýbají a kroutí! Proč? V jejich blízkosti tak stále vznikají proměnná pole vzdušných vírů s vyšším i nižším tlakem vzduchu. Takto vzniklá vztlaková síla dokáže udržet ve vzduchu i mohutné čmeláčí tělíčko. Víme, že vztlak potřebuje k letu i každé letadlo.Čtveřici křídel (tedy zadní i přední pár), která se pohybují současně, ovládají hrudní svaly.
Dodejme, že od většiny druhů hmyzu se čmelák liší i tím, že vhodným rozechvíváním svalů dokáže vytvářet teplo. Podle aktuální potřeby si tak v krátké době zvýší tělesnou teplotu, když je venku chladněji. Proto mu nevadí ani chladnější horské prostředí.
To člověk nikdy nedokáže
Příroda přináší stále nová nečekaná překvapení. Není jistě třeba připomínat, že o některých jejích výtvorech si lidé mohou nadále nechat jen zdát. A nemusí se jednat jen o vyvinutější smysly, více párů končetin či dokonce křídla. Uvádíme několik zajímavostí.
Včela medonosná vnímá i ultrafialové světlo, které my běžným zrakem nikdy nemůžeme vidět. To se osvědčuje hlavně při sledování různých barev a tvarů tzv. naváděcích značek, kterými jednotlivé rostliny usměrňují včelky i jiné opylovače ke svému pylu. (Ultrafialové vidění však mají ve specifických podobách i mnozí jiní živočichové.)
Luční kobylky (koníci) při svém pohybu využívají látku, která působí jako pružina. Tak při každém skoku živočicha „vystřelí“ až do osmimetrové vzdálenosti. (V porovnání s rozměry by tak každý z nás naráz skočil až 200 m!)
Proč máš tak velké oči?, mohla by pohádková Červená Karkulka velice oprávněně žasnout u obří krakatice. Každé z páru očí má průměr 40 cm – tedy více než fotbalový míč. Vědci se domnívají, že živočich, který obývá temné mořské hlubiny, tyto největší oči na světě využívá ke sledování kmitavého světla, které vydává možná kořist.
Klíště, které je příbuzným pavouka, si vyhledává budoucí oběť pomocí tzv. Hallerova smyslového orgánu. Tento důmyslný aparát současně zjišťuje pachy, teplotu , vlhkost a tlak. Parazit tak vyleze třeba na stéblo trávy a číhá. Když zaznamená teplo živého těla, zachytí se jeho srsti, pokožky či oblečení. Potom zvláštními čidly zjistí, odkud se mu bude krev sát nejlépe. Tam kůži nařízne klepítky, dovnitř nasune sosák. Vylučuje sliny s látkou bránící srážení krve. Tak se může dosyta v pohodě krmit. (Pokud si ho však předtím nevšimneme.)
Savci jsou jedinými živočichy, jejichž uši vyčnívají ven. Například ptáci mají nenápadné sluchové orgány uschovány za očima, navíc pod ochranou peří. Nejen cvrček se dokonce může pochlubit, že poslouchá kolenem.
Lední medvědi, ale i albatrosi, svým čichem dosáhnou až do vzdálenosti 30 kilometrů. Ovšem, stane se tak pouze v případě, že je tam silně zapáchající potrava. Proto se obecně a nejlepší čichače živočišné říše považují můry: Jejich samečci ucítí vůni samičky až na pětikilometrovou vzdálenost. Slouží jim k tomu citlivá obrvená tykadélka.
Mohutný orel africký bojovný spatří svoji létající kořist až na vzdálenost 6, 5 km.
Člověk má alespoň výhodu, že vidí barevně, zatímco jinak většina savců rozeznává jen odstíny modré a žluté. Pouze asijské a africké opice zrakové vjemy navíc rozšiřují o červené a zelené zbarvení.
