Estudo revela como cupinzeiros são ventilados, poderia oferecer lições para arquitetos humanos


Cupim

Biologia Plantas e Animais, Como arquitetos animais, o cupim não tem muitas ferramentas à sua disposição - apenas o seu corpo, do solo e da saliva. E, como orientação, variações na velocidade e direção do vento e as flutuações diárias de temperatura como o sol nasce e se põe.

Apesar dessas limitações, os pequenos insetos conseguiram estruturas de compilação que são eficientemente ventiladas - um desafio que os arquitetos humanos que ainda lutam.

Liderados por L. Mahadevan, Lola Inglaterra de Valpine Professor de Matemática Aplicada, de Organismic e Biologia Evolucionária e de Física, uma equipe de pesquisadores que incluiu Hunter King, um companheiro de pós-doutorado e Samuel Ocko, um estudante de graduação, tanto no Mahadevan laboratório, foi pela primeira vez tenha descrito em detalhe como cupinzeiros são ventilados. O estudo revela que as estruturas agir semelhante a um pulmão, inalar e exalar uma vez por dia como eles são aquecidos e arrefecidos. O estudo é descrito em um papel 31 de agosto nos Anais da Academia Nacional de Ciências.

"As medições diretas essencialmente derrubar a sabedoria convencional do campo", disse Mahadevan. "A teoria clássica era que, se você tem vento soprando sobre os montes, que muda a pressão, e pode levar a aspiração de CO2 a partir do interior ... mas que nunca foi medido diretamente. Nós medimos a velocidade e direcção do vento no interior dos montes em locais diferentes. Nós medimos temperatura, as concentrações de CO2 ... e descobriu que as oscilações de temperatura associados com o dia ea noite pode ser usado para conduzir a ventilação de uma forma não muito diferente de um pulmão. Então o monte 'respira' uma vez por dia, por assim dizer . "

Mahadevan encontrou pela primeira vez cupinzeiros mais de cinco anos atrás, durante uma visita ao Centro Nacional de Ciências Biológicas na Índia, e ficou surpreso ao saber que muitas das idéias sobre como os montes funcionava não tinha sido rigorosamente testados.

Trabalhando com Scott Turner, um professor adjunto na SUNY Faculdade de Ciências Ambientais e Florestais, e autor de um livro que examina estruturas de animais construída, Mahadevan, Rei e Ocko montar um plano para expor para encontrar respostas mais definitivas.

"Ocorreu-nos que os perfis de fluxo interno previstos por diferentes mecanismos potenciais qualitativamente discordar uns com os outros", disse King. "Ao medir-los diretamente, poderíamos facilmente identificar o caminho certo. A parte mais difícil foi descobrir como medir sensivelmente estes pequenos fluxos em um espaço confinado defendida por cupins cola-e-lama excretando."

Usando uma série de sondas de design personalizado, Rei e Ocko passou várias semanas na Índia, a realização de uma variedade de testes em ambos os montes vivas e mortas, incluindo leituras de temperatura tomada durante o dia e à noite, cobrindo montes com lonas, soprando ar sobre eles e até mesmo utilizando aspiradores de pó para testar sucção.

"Depois de meses de pensamento duro e preparação, tudo se resume a caminhada pela floresta em 4:00 com um laptop, uma lanterna, eletrônica custom-built, e uma serra buraco", disse Ocko. "O momento 'aha' fez tudo valer a pena."

O mecanismo baseia-se identificaram, em grande medida, da estrutura dos próprios montes.

Os montes são construídos em torno de um grande "chaminés", centrais que chegam da galeria - a caverna subterrânea, onde a maior parte da colônia vive - ao topo do monte. Enquanto o interior do montículo apresenta paredes maiores, estruturais, o exterior é muito mais fino, com a parede que, embora impermeável ao vento, que permitem a troca de gases.

Durante o dia, Mahadevan explicado, como a luz solar aquece directamente ou indirectamente paredes exteriores do Mound, aquece o ar no interior, provocando a sua subida.

"O que você é uma célula de convecção", explicou Mahadevan. "O ar quente não pode mover-se através das paredes com rapidez suficiente, mas tem que ir a algum lugar, ea única possibilidade é para que ele vá para baixo para o interior através da chaminé central. À noite, como o exterior esfria, os reveses de fluxo de ar , e puxa o ar para cima a partir da parte central do montículo. "

O resultado final, Mahadevan disse, é que, enquanto as concentrações de CO2 durante o dia pode chegar a até quatro ou cinco por cento no centro do monte, o fluxo de ar na noite puxa o gás para as paredes exteriores, onde ele pode escapar por difusão através da parede. "Mas o que é notável aqui é a forma como os cupins estão usando transientes. A temperatura fora do monte é oscilante, e eles desenvolveram um método para aproveitar isso para ventilar seus montes." disse Mahadevan.

Embora o estudo revela pela primeira vez como cupins montes verdadeiramente trabalhar, ele também pode oferecer lições arquitetos humanos poderiam se beneficiar. "Em um prédio grande como a que está sentado em temos janelas e portas que nos permitem uma certa quantidade de reclusão e privacidade, mas isso também significa que você tem um tempo difícil empurrando o ar em torno de uma parte do edifício para outro, "

Enquanto a noção de projetar edifícios que podem ser ventilados de forma mais eficiente não é novo, os princípios descritos no estudo pode oferecer novas maneiras de pensar sobre tais sistemas de ventilação passiva.

"Você poderia conduzir grande escala flui através de um edifício como este por habilmente abrir e fechar portas e janelas?" Perguntou Mahadevan. "Ao invés de gastar uma grande quantidade de energia para um ventilador e ar condicionado em todos os quartos, com o resultado final é que algumas pessoas são muito quentes e algumas pessoas são muito frio ... talvez devêssemos pensar em toda a coisa como um sistema e estas novas medições sugerem que, se a arquitetura é adequada, ventilação podem ocorrer usando ambientais transientes de algo para nós para pensar. "

Informação de referência: Article
Study reveals how distinctive termite mounds are ventilated, could offer lessons to human architects
English language
PHYS ORG

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