Результаты показывают впервые, как высоко развитый bryophyte выживает в чрезвычайно засушливой окружающей среде частично благодаря его специализированному водному набору инструментов сбора и транспортировки.Исследование четыре года длиной раскрывает, как мох использует свои листья – не корни – чтобы собрать влажность.
От молекул до капель дождя S. caninervis развивал специализированные структуры, которые используют в своих интересах каждую доступную форму воды. Результаты были изданы по своей природе Заводы исследователями в Splash Lab Университета штата Юта, Университете Бригама Янга и Институте Синьцзяна Экологии и Географии в китайской Академии наук.Ключ к успеху завода – свой маленький пункт волос листа или ость.
Эти 0.5-2 mm-long похожих на волосы структуры на кончике каждого листа функционируют как швейцарский нож в их способности собрать воду со множества весов размера. Получает ли завод ведра дождя или только случайного мимолетного тумана, ость S. caninervis может эксплуатировать любой доступный водный ресурс, используя четыре специализированных инструмента.Каждая ость покрыта в нано – и углубления микромасштаба, где водяной пар с готовностью уплотнит.
Углубления – просто правильный размер и форма, чтобы уплотнить молекулы воды непосредственно от сырого воздуха и поймать микроскопические капельки тумана. В более широком масштабе каждая ость также показывает удлиненные зубцы, которые служат складами коллекции, где сжато или собрано вода формирует маленькие капельки. Когда большой достаточно, капельки перемещаются вдоль ости к листу – иногда на впечатляющих скоростях.Этот процесс водного сбора, формирования капельки и быстрой транспортировки к листу – критическая функция остей, требуемых поддерживать этот мох.
S. caninervis уникален, потому что его поверхности листа должны быть влажными для фотосинтеза, чтобы произойти, и его подобные корню структуры (ризоиды) не собирают воды с почвы.В еще более широком масштабе авторы показывают, сами ости создают волокнистый экран, который помогает поглотить ливень. Небольшие растения растут в высокоплотных группах, которые формируют защитное покрытие по почве пустыни. Во время ливня гибкие листья и ости растения поглощают большинство энергии капли дождя, которая значительно уменьшает плескание и водную потерю.
Исключительно совместное усилие было принесено к Splash Lab биологом Нэн Ву, доктором философии, она задалась вопросом, были ли у мха какие-либо специальные водные явления коллекции на основе предварительного исследования, которое она и Е Тао выполнили. Под руководством Юаньмин Чжана их усилия указали, что у S. caninervis без остей были чахлые темпы роста.
Ведущий автор, доктор философии машиностроения BYU студент Чжао Пань, взял первые наборы данных и выдвинул гипотезу, что мох действительно использовал уникальный нано, микро и подобные зубцу структуры, чтобы собрать и транспортировать воду в различных весах. С помощью преподавателя химического машиностроения BYU Билла Питта Чжао смог математически смоделировать затраты энергии молекул воды и капелек тумана, показав, что форма и размер наноуглублений понизили затраты энергии, чтобы уплотнить воду и туман захвата от атмосферы на ость.Команда Splash Lab, во главе с доцентом USU машиностроения Tadd Truscott, использовала быстродействующее видео и экологический растровый электронный микроскоп, чтобы собрать очень визуальные данные.
Их видео (используют ссылку ниже), захват переменные весы водного образования ядра, происходящего в наноструктурах и поглощении большинства капельки дождя влияния с минимальным плесканием. Контрастирующее видео, которое показывает дождь, падающий на голую землю, шоу, как могут быть смыты тонкие почвы пустыни без защитного слоя.С непоследовательными и ограниченными ресурсами в его среде пустыни S. caninervis оптимизировал водную коллекцию, соединив его многомасштабные структуры ости с многомасштабными водными ресурсами.
Совместное воздействие этих специализированных инструментов позволяет мху процветать, где другие заводы могут испытать нехватку воды.«Используя эти различные структуры, этот завод мог бы получать напиток каждый день, где другая растительность пустыни получает воду, возможно, один раз в неделю», сказал Траскотт.
Как эксперт по гидрогазодинамике и инженер торговлей, Траскотт думает о практическом применении к исследованию.«Есть несколько захватывающих углов к этому исследованию», сказал он. «Например, есть процессы в промышленности, где мы должны извлечь влажность из влажной окружающей среды. Могло бы быть возможно создать искусственную версию нано – и углубления микромасштаба, мы видим в остях и использовании это в урегулировании производства».
Другая связь для Truscott – замечательные грязезащитные свойства завода. В течение нескольких лет он и его команда исследовали методы, чтобы уменьшить плескание в многократных параметрах настройки, включая общий писсуар.
Понятие не тривиальная тема для команды Splash Lab. Они продемонстрировали, что кафель над раковиной писсуара – понятное беспокойство когда дело доходит до общественной гигиены и затрат на обслуживание средства.
Путем группы S. caninervis ремень безопасности водные капельки вдохновили недавно разработанную подушку всплеска писсуара, разрабатываемую Командой Траскотта.