Fungal sporlar kendilerini başlatmak için fizik kemerini kullanır.
Duke Üniversitesi'nden araştırmacılar, fungal sporların, su damlacıklarını birleştirerek, üniform bir şekilde fırlatılması gücünü geliştirecek şekilde geliştirilmiş mekanik mekanizmalarını ortaya çıkardılar.
Mantar sporları, sterigmalar adı verilen uzun, ince dişlerin uçlarında büyür. Olgunlaştıktan sonra, sporlar kırılmalı ve büyümek için yeni bir yere taşınmalıdır. Bazı sporlar, seyahat etmek için hayvanlara veya kendi güçlerine güvenir. Ballistospores denilen diğerleri, ana organizmanın yüzeyinden aktif olarak dışarı atılır. Ve bazı mantarlar durumunda, su damlacıkları cankurtaran sağlar.
Bir asırdan fazla bir süre önce, Reginald Buller sporun merkezine yakın olan küresel bir su damlasının sporun yayılımı için çok önemli olduğunu keşfetti. “Buller düşmesi” diye adlandırılan bu sporcu, spordaki lens şeklindeki başka bir damla ile birleşmesi, sporcunun ipinden kopmasına neden oluyor.
Duke'teki makine mühendisliği ve malzeme bilimi doçenti Chuan-Hua Chen, “Sporlar, belirli bir doğrultuda büyük bir güçle, neredeyse bir top gibi başlatılır” dedi. "Ve topistospor topu, sporlara en iyi kaçma şansını vermek için doğrudan mantardan uzaklaşmak için evrim geçirdi."
Bu olgu enerjisel olarak açıklanmış olsa da, ayrıntılı mekanizmalar –özellikle de sporların başlamasının neredeyse tekdüze yönü– bir gizem olarak kalmıştır. 27 Temmuz'da Royal Society Interface dergisinde yayınlanan bir makalede Chen ve meslektaşları bilmeceyi çözmek için yüksek hızlı kameralar ve bir inkjet yazıcı kullanıyorlar.
Su damlacıklarının bu sporları nasıl başlattığının ayrıntılarını ortaya çıkarmanın en büyük engelleri, hareketin hızı olmuştur. Su damlacıklarının kalkış için yeterince büyük olması birkaç dakika sürerken, olayın kendisi bir mikrosaniyeden daha az zaman alır.
Chen, "Ve ne yazık ki bir mikro saniye en yüksek hızlı kameraların zaman çözünürlüğüdür." Dedi. “Dolayısıyla araştırmacılar genel birleşme sürecini yakalamada bazı ilerlemeler kaydederken, detaylı mekanizma hala net değildi.”
Sorun, terazinin süresi, mantar sporları söz konusu olduğunda küçük olan Buller düşmesinin büyüklüğü ile orantılı olduğundan, sorun bir zamanlama ve zamanlamadır.
Chen ve ekibi bu meseleyi tersine çevirmek için bir polistiren küreyi spor şekilli bir parçacık halinde keserek ve model sporu düz bir yüzeye dikkatle yönlendirerek kendi büyük "sporlarını" inşa ettiler. Daha sonra yapay sporlarının hemen yanında daha büyük bir Buller damlası oluşturmak için bir mürekkep püskürtmeli yazıcı kullandılar. Düşüşün büyüklüğünü ve dolayısıyla kalkış hızını ve zamanlamasını hassas bir şekilde kontrol etme yeteneği sayesinde, ekip yüksek çözünürlükte fırlatmayı yakalayabilirdi.
Filme baktıkları zaman, fırlatma mekanizmasının detayları belli oldu. Küresel Buller damlası spora yayılan ikinci damlayı birleştirdiğinde, damlalar yüzey alanını kaybeder ve yüzey enerjisini serbest bırakır, fırlatma için momentum sağlar.
Yeni birleşen damla sporun düz yüzü boyunca hareket ettikçe, düşme hareketi hızla sporun düz yüzünün oryantasyonu ile hizalanır. Birleştirilmiş damla, hareket ederken sporda sürtünme uygular ve onu sterigmadan uzaklaştırır. Fırlatma yönü, ince sterigma ile aynı yönde ilerleyen sporun düz yüzü tarafından yönlendirilir.
"Enerjinin serbest bırakılması o kadar hızlı ki, tüm sistemi bir milyon Gs ile hızlandırıyor, ancak sporun hala sadece birkaç milimetre daha fazla hareket ettiği çok fazla hava akımı var. Bu yüzden sporların doğrudan doğruya ateş etmeleri çok önemli. Mantar, "dedi Chen. "Neredeyse mükemmel fırlatma yöneliminin altında yatan mekanizmayı açıklayarak, işimiz sonunda bu asırlık bulmacaya ışık tutuyor."