Mühendislik Harikası Ayaklar:Gecko Kertenkeleri

Gecko'ların temel özellikleri:

Gekkonidae familyasına bağlı olan Gecko(gekko)lar dünya üzerinde yaklaşık olarak 950 türe sahip^[1](kaynaklara göre değişebilir), doğanın en nadide özelliklerine sahip hayvanlardır. Ortalama 2-60 cm uzunlukları,10-20 yıl yaşam sürelerine(en uzunu 27 yıl)sahiptirler.Geckoların en gözde özellikleri teflon harici bütün yüzeyler de tavana asılı durumda dahi çok rahat yürümesidir.Eublepharidae familyasındaki türler dışındaki tüm geckolarin göz kapağı yoktur,onun yerine gözlerinde insanlarda da bulunan şeffaf kornea tabakası bulunmaktadır.Geckolar aynı zamanda diğer kertenkele türlerine nazaran cıvıltı,tıslama,tıkırtı vb. sesler çıkartırlar.Tehlike anlarında veya yiyecek depolama ihtiyacı duydukları zaman kuyruklarını önceden belirlenmiş noktalardan atabilirler ve diledikleri zaman tekrar yeni bir kuyruğa sahip olabilirler.Bunların yanısıra gecko lar tıpkı bukalemunlar gibi bir kamuflaj ustası yani renk değiştirebilirler.6-8 inç lik bir vücuda sahip olan "Ptychozoon kuhli"(ing. Flynig Gecko) türü deri kanatları sayesinde tıpkı paraşüt kullanırmışcasına 200 fit kadar yüksekliklerden süzülebiliyor.^{[2] [3]}

Nasıl çoğu yüzeye tutnabiliyorlar:

Ortaya birkaç hipotez atalım ve tek tek eleyerek sonuca ulaşalım.

Hipotezler:

1-yapışkan bir sıvı/madde salgılamaları

2-vantuz pirensipli ayaklar

3-ayaklarındaki kıllar

İlk tezimizden başlayalım: pürüzsüz bir zemin hayal edelim(cam vb.)ve gecko kertenkelesini üstüne koyalım,tezimiz nedeniyle Gecko ayaklarından bir sıvı salgılasın: sıvıyı salgıladı,cama yapıştı... Ayrıca geckolarin ayaklarında sıvı/madde salgılayabilecekleri herhangi bir kanal bulunmamaktadır.Birinci hipotez elendi.

İkinci olarak vantuz prensipli yani havayı minimum derecede azaltıp yapışmasını sağlayan ayaklar geliyor, araştırmacılar bunu Geckolari deneylere tabi tutarken elediler.Peki nasil? Geckolari havası boşaltılmış bir ortama koydular ve geckoların yürüyüşünde hiçbir şey değişmedi.

Son hipotezimiz aslında genel olarak herkesçe doğru kabul ediliyor(big bang gibi düşünebilirsiniz)ama kesin bir sonuç yok.Geckolarin ayaklarında spatula denen yapılırdan ayak başı yaklaşık 900.000 adet bulunuyor(türe göre değişmektedir)ve her birinin uzunluğu ortalama olarak 100-200 mikrometre(1 mikrometre =0,0001 cm) arasındadır,bunların sayısı ve büyüklüğü Geckolar ın ayaklarını eşsiz derecede işlevsel kılıyor.Spatulaların yüzeyinde temas eden alanı arttırabilmek için ince bir yapışkan sıvı tabakası vardır ama asıl önemli olan "seta(ing.setae)"isimli kıllar, bu kılların boyu ortalama 1-10 mikro metre.Seta ların sayısı hakkında kesin bir şey vermemiz zor fakat araştırmacılar bir spatulanın yüzey alanından yola çıkarak geckoların bir ayağında yaklaşık olarak milyarlarca seta bulunduğunu düşünüyorlar.Setalar ise sap ve üzerlerinde dallanmış kıllardan oluşur,bu dallanmış kılların boyutu 1 mikrometre den daha küçük ve bu kıllar van der waals kuvveti için muazzam derecede önemliler.^{[4] [5] [6]}

Van der waals kuvveti(etkileşimi) nedir?

Temelinde elektronların homojen(simetrik, düzgün) değilde belli bir nokta da toplanması yani polarizasyon sırasında iki farklı cismin atomları işlem süresine göre birbirine yaklaşması (bkz.polar,apolar;bkz.dipol moment) van der waals kuvvetini oluşturur. Oldukça zayıf olan bu kuvvet sadece atomik ölçekte(mikro ölçek) kendisini belirginleştirir ama bu demek değil ki normal hayatımızda bu etkileşimi yaşamıyoruz. Açmak gerekirse: van der waals kuvveti için şuanda bulunduğunuz yerde duvar,yer vb. Herhangi bir zemine elinizi yaklaştırmanız yeter fakat bu etkileşimi tıpkı everest in en uç noktası gibi düşünebilirsiniz,yani:elinizdeki atomların daha fazla duvarın atomuna değmesi lazım ki everest in alt bölgesini göresiniz.Bunun içinde yüzey alanını mümkün olan en fazlaya çıkartmalısınız.(Gecko kertenkeleleri van der waals kuvvetini düzgün bir şekilde kullanabilmeleri için seta lar haricinde bacaklarındaki koordinasyon haraketleriyle de olabileceği söyleniyor fakat görüş ayrılıkları çok fazla)peki Geckolar bundan nasıl yararlanıyorlar? Cevabı çok zor değil:geckolarin ayak tabanlarında bulunan spatula lar ve seta lar yüzey alanını mümkün olduğunca büyütüp neredeyse duvar ile setaların atomları arasında çok az boşluk kalıyor ve buda onlara muazzam derecede van der waals kuvveti sağlıyor.^[7]

Yapılabilecek biyomimikri(biyotaklit) çalışmaları:

Gecko kertenkelelerinin sahip olduğu bu yapışma özelliği birçok endüstriyel alanda kullanılabilir:yapışkanlı malzemelerin üretiminde, sıvıların ve gazların taşınmasında ve hatta uzayda araçların tutunmasında.

Örneğin cerrahi ameliytalarda kullanılan yapışkan bantlar da bunu kullanabiliriz: bantların yapışkan kısmına yapışkan değilde milyarlarca seta benzeri yüzey alanını arttırabilecek maddeler yapabiliriz ve van der waals kuvvetini arttırabiliriz. Veya giysilerde kullanabiliriz: örneğin bir dağ tırmanıcısısınız ve sizin işinizi kat kat kolaylaştıracak Gecko ayaklarından esinlenilmiş bir giysi giyiyorsunuz,harika olmazmıydı eliniz i kayalara yaklaştırıp sımsıkı tutunabilmeniz.

Gecko kertenkeleleri aynı zamanda bacaklarını son derece koordineli hareket ettiriyorlar.Bunun zorluğunu şöyle düşünebilirsiniz:sağ elinizi kuzeydoğu yönünde düz bir şekilde,sol elinizi de tam tersine yani güneybatı yönünde eş süreli,sabit hızda ve aynı mesafede haraket ettirmeniz sapmalar dahilinde bile imkansız gibi bir şey dir değil mi? Geckolarin bu harika koordine yöntemlerini inceleyip aşırı gelişmiş(hatta insan kolundan daha iyi)kollar,bacaklar yapabilir ve bu durumdan mağdur olan kişiler için yeni bir ufuk açabiliriz.