Pesquisadores na Coréia do Sul desconstruíram quantitativamente o que eles descrevem como "estratégias engenhosas de mobilidade" de sementes que se auto-enterram rotativamente no solo. Este é um exemplo das muitas maneiras pelas quais a natureza usa a geometria biológica para fornecer às plantas capacidades semelhantes às dos músculos.

Professor Ho-Young Kim, da Universidade Nacional de Seul na Coréia, reuniu seus colegas para iniciar um projeto de pesquisa baseado na inspiração que tirou de assistir a um documentário de planta. As sementes manobraram para cavar no solo usando um apêndice enrolado, conhecido como awn, que responde à umidade. A equipe investigou a escavação desse awn e descobriu como os brotos núbeis parecem imitar uma broca para enterrar-se. Suas descobertas, publicado na semana passada no jornal Física dos Fluidos , pode ter implicações dramáticas para o aprimoramento da robótica agrícola.

"Foi uma surpresa para nós que a planta pode produzir movimentos eficazes sem músculos. Investigamos imediatamente as espécies de plantas com sementes autocondicionantes e identificamos as espécies de plantas usando estratégias de escavação semelhantes. "disse Wonjong Jung, um ex-aluno de Kim e agora pesquisador sênior do Samsung Advanced Institute of Technology na Coréia. "Embora as sementes de algumas plantas, como o trigo silvestre, possuam toldos curvos simples que exibem apenas movimentos de curvatura, as sementes de outras plantas com toldos helicoidais podem gerar movimentos rotativos para escavação. Achamos que era altamente provável que as sementes girassem sozinhas para facilitar a escavação. "

A equipe de pesquisa estudou sementes da espécie com flor Pelargonium, cujo awn espiralado helicoidal responde à umidade, demonstrando expansão higroscópica. Em ambientes úmidos, o awn deforma para endireitar. Se a semente estiver ancorada, esta reação pode criar empuxo contra o solo conforme a bobina de desenrolamento escava e enterra a semente rotativamente.

"Nosso trabalho ilumina a surpreendente funcionalidade e beleza do design natural, "Wonjung Kim, disse um professor da Universidade Sogang na Coréia. "Embora as plantas geralmente não possam produzir movimentos ativos devido à falta de músculos, algumas sementes evoluíram para criar escavações em direção a um ambiente de germinação melhor. Mais surpreendentemente, quando uma forma helicoidal é explorada, a estratégia de sepultamento é extremamente boa para a redução do arrasto. "

Além de destacar outro dos maravilhosos desenvolvimentos mecânicos da evolução, os modelos matemáticos resultantes deste trabalho têm aplicações diretas na robótica atual e na próxima geração. Compreender a mecânica dessas sementes e como seu movimento reduz a força de arrasto do ambiente granular do solo aprofunda nosso conhecimento sobre o projeto da máquina de escavação do solo.

"Para obter informações ambientais, como poluição do solo em áreas inacessíveis, como planetas espaciais, campos de batalha, ou áreas de desastre, pequenos robôs são necessários, "Kim disse." Nossa pesquisa demonstrou uma redução no arrasto de partículas por rotação, que informa um método de design de intrusão eficiente para robôs de escavação. Além disso, Os toldos de auto-escavação fornecem inspiração para projetar robôs não motorizados que respondem a vários estímulos, como calor, luz, e umidade. "