נדבקנו בהשראה מהטבע

מה משותף לצמדן (סקוץ'), חומר הדבקה וסוליות חדשניות של נעלי טיפוס? את שלושת אמצעי ההצמדה האלו המציאו בני האדם בעקבות התבוננות בטבע. במהלך מיליוני שנות אבולוציה התפתחו בטבע מנגנונים, מבנים וחומרים, המאפשרים לבעלי החיים להיות מותאמים לסביבתם. הפתרונות שהתפתחו בעולם הטבע מהווים מקור בלתי נדלה לרעיונות והשראה להתמודדות שלנו, בני האדם, עם אתגרים.

אז איך בדיוק אנחנו לומדים מהטבע? ואיך מתרגמים תצפית על פרפר, עלה לוטוס או שממית  לחדשנות טכנולוגית? בעשורים האחרונים התפתחו שני תחומים מדע יישומי המבוססים על למידה מהטבע: השראה מהטבע  (Bioinspiration)וביומימיקרי (Biomimicry). שני המונחים נשמעים דומים, אך מאחוריהם עומדות גישות שונות, הן בחשיבה והן ביישום.

מדענים, מהנדסים ומעצבים המחפשים השראה מהטבע, מתבוננים בעולם החי והצומח, מחפשים תופעות, מבנים או תהליכים מעניינים ומשתמשים בהם כמודל לפיתוחים חדשים. המטרה היא לקבל השראה, לא בהכרח לחקות את הטבע במדויק.

 

כך, למשל, חוקרים שצפו בכנפי פרפרים שמחזירות אור בצבעים שונים פיתחו טכנולוגיות חדשות למסכים חסכוניים באנרגיה; חוקרים אחרים קיבלו השראה ממבנה עלי הלוטוס, שדוחים מים ולכלוך, ופיתחו ציפויים לניקוי עצמי של חלונות ובדים. בכל המקרים האלה, הטבע הוא מקור השראה, אך לא בהכרח מודל מחייב.

לעומת זאת, חוקרים שעוסקים בביומימיקרי מנסים לחקות מבנים, מערכות יחסים, מחזורי חומרים ואנרגיה ואף עקרונות מוסריים ואקולוגיים. כלומר, חיקוי הפתרונות הקיימים בטבע לבעיות דומות.

 

כך, למשל, אדריכלים שבחנו את דרך ויסות הטמפרטורה בקיני טרמיטים, תכננו ובנו מבנים שבהם הטמפרטורה מווסתת בצורה דומה; ומהנדסים תכננו ובנו מערכות סינון מים שמחקות את מנגנון הסינון של שורשי הצמחים.

יש לא מעט דוגמאות להמצאות ופיתוחים מעשה ידי אדם, שנולדו מתוך התבוננות בטבע, בשתי הגישות או בשילוב שלהן. אחד הנושאים שיש לו מגוון פתרונות בטבע הוא הצמדה וחיבור. בחרנו שלושה סיפורים קצרצרים על איך הטבע שימש בסיס להמצאה. בואו להידבק גם אתם בהשראה.

מהפצת זרעים להמצאת הצמדן

בשנת 1948 לא רק הוקמה מדינת ישראל, אלא גם הומצא הצמדן (סקוץ'). הכל התחיל כאשר מהנדס האלקטרוניקה ג'ורג' דה מסטרל טייל עם כלבו והבחין שזרעים קוצניים של הצמח לפה קוצנית דבקו במכנסיו ובפרוות הכלב. הלפה הקוצנית היא עשב גבוה עם אשכולות פרחים סגולים. לפרח מבנה מיוחד, המותאם להפצת הזרעים שבתוכו: כל פרח מוקף עלעלים מעוקלים, שגורמים לפרח להיצמד בקלות לפרוותם של בעלי החיים שמלחכים עשב בקרבת הצמח. בעודו מתייגע בפליית הזרעים מהמכנסיים ומהפרווה, נבט במוחו של דה מסטרל הרעיון לחקות את יכולתו של הזרע להיצמד למשטחים. באמצעות התבוננות בזרעים דרך עדשת המיקרוסקופ למד דה מסטרל שהזרעים נצמדים למשטחים באמצעות מבנה של ווים זעירים, ואלה היוו עבורו מקור השראה להמצאת הצמדן.

משממיות על התקרה לדבק רב עוצמה

האם יצא לכם פעם להרים את הראש ולראות שממית צמודה לתקרה? והאם חשבתם עד כמה היכולת להיתלות במהופך היא מדהימה ומעוררת השראה? כריות ההדבקה של השממית מאפשרות לה גם להיצמד בעוצמה למצע וגם להתנתק ממנו במהירות וביעילות. מאפיין ייחודי נוסף של הכריות הוא שהן אינן מתבלות ואינן מתלכלכות מחומרים שנדבקים אליהן. מסתבר שכריות ההדבקה עשויות מזיפי קרטין (בדומה לחומר שממנו עשויות הציפורניים שלנו) זעירים בעלי מבנה מורכב. מחקרים שנערכו בשנים האחרונות חיקו את יכולת ההצמדה של השממית וייצרו חומר הדבקה עוצמתי ורב-פעמי הידוע בשם GeckoTape.

מעז ההרים לסוליות נעליים

כשהמפתחים בחברת הנעליים נייקי רצו לעצב סוליית נעלים מיוחדת לטיפוס, הם מצאו את ההשראה בפרסות של עז ההרים.
עז ההרים (Oreamnos americanus) נפוצה באזורים הרריים בצפון אמריקה, מדרום-מזרח אלסקה ועד לוושינגטון. כפי שמרמז שמה, עז ההרים מבלה את רוב ימיה בטיפוס על מצוקים תלולים, שם היא מוגנת מפני טורפים, ויורדת למרעה לאכול רק לשעות ספורות ביום. רגליה של עז ההרים מותאמות בצורה מופלאה לטיפוס על מצוקים. שפת הפרסה עשויה מחומר קרני קשה, המאפשר לעז להיצמד למשטחים רכים, ואילו תחתית הטלף מצוידת בכרית גמישה כגומי, המשמשת להיאחזות בסלעים ומאפשרת עצירה פתאומית במצוקים תלולים.

שני תחומי מדע יישומי אלה, השראה מהטבע וביומימיקרי, כבר הביאו לפיתוח המצאות בתחומים רבים, וטומנים בחובם הבטחה לפתרון בעיות נוספות בתחומים מגוונים. אין ספק שהטבע הוא מקור בלתי נדלה להשראה.