Drukowanie 3D pomaga naukowcom zrozumieć, jak nasiona latają

"Rozproszenie nasion przez wiatr jest powszechną adaptacją ewolucyjną występującą w roślinach, która umożliwia im pomnożenie liczby i kolonizację nowych obszarów geograficznych", wyjaśniają naukowcy. "Nasiona, owoce i inne zarodniki diaspores (jednostki dyspersyjne) są wyposażone w elementy pomocnicze, które pomagają wytworzyć siłę nośną, aby przeciwdziałać grawitacji, ponieważ są one pasywnie transportowane wraz z wiatrem. Nasiona o niskiej prędkości opadania końcowego wydłużają czas lotu i możliwość transportowania poziomo przez wiatr przed dotarciem do ziemi. Wiele gatunków roślin jest dziś niestety poważnie zagrożonych i na skraju wyginięcia z powodu zmian klimatu, pozyskiwania drewna i rozwoju rolnictwa. Prędkość końcowa nasion jest niezbędnym warunkiem wstępnym dokładnych przewidywań z modeli dyspersji, które mogą pomóc w przewidywaniu rozproszenia wiatru i wpłynąć na decydentów politycznych w ich planach ochrony i ponownego zalesiania. "

Naukowcy opisują kilka kształtów nasiona i owoce przenoszone przez wiatr, w tym nasiona jedno- i wieloskrzydłowe, z których wiele jest autorotujących lub autogirujących - pomyśl o nasionach, które spadają z klonów. Aby lepiej zrozumieć związek pomiędzy geometrią skrzydła i prędkością opadania, naukowcy 3D wydrukowali kilka modeli uskrzydlonych nasion i owoców za pomocą drukarki 3D Formlabs Form 2. Seria eksperymentów została przeprowadzona w dużym zbiorniku wody; wydrukowane nasiona 3D zostały unieruchomione w wodzie, a następnie wypuszczone, aby dryfować do dna. Kamera zarejestrowała ruch nasion od strony zbiornika, a obrazy zostały wyodrębnione z wideo, aby śledzić najniższy punkt nasion i końce skrzydeł.

Naukowcy przeprowadzili także pomiary z góry i od dołu zbiornika, w którym stwierdzono doskonałą zgodność z pomiarami pobranymi z boków. Następnie opracowali formuły pokazujące optymalne kształty skrzydeł nasion

"Nasze wyniki wskazują geometryczne kształty skrzydeł wieloskokich nasion, owoców i diaspores, które zapewniają im optymalny potencjał rozpraszania, tj. maksymalny czas lotu i jest korzystny w porównaniu do geometrii skrzydeł występujących w środowisku naturalnym ", podsumowują naukowcy. "W przypadku wirujących owoców, aby zmaksymalizować czas, w którym są unoszone w powietrzu, ich przydatki, które działają jak skrzydła, nie mogą krzywa zbyt wiele lub zbyt mało."

Autorami artykułu są Richard A. Fauli, Jean Rabault i Andreas Carlson .