کاکتوس ها (Cacti) از خانوادهCactaceae  با بیش از ۱۵۰۰ تا ۲۰۰۰ گونه مختلف دارای تنوع زیادی در شکل و اندازه می ­باشند. این گیاهان سازگارهای خارق العاده ای برای مقابله با شرایط استرس­زای محیط مانند کم آبی، تابش شدید خورشید، درجه حرارت بالا، فقدان مواد مغذی خاک و گیاهخواری (تغذیه توسط گیاهخوران) پیدا کرده­اند.

کاکتوس ­ها بومی دنیای جدید هستند و شواهد باستان شناسی نشان میدهد بومیان آمریکا بیش از ۸۰۰۰ سال پیش، مدتها قبل از ظهور تمدن آزتک، به اهلی کردن آنها به عنوان غذا و دارو پرداختند.

کاکتوسکاکتوس
مجسمه­ های باستانی ساخته شده به شکل کاکتوس، واقع در موزه ملی مردم شناسی مکزیکوسیتی

 

کاکتوس از واژه یونانی κάκτος  (kaktos) مشتق شده است. نامی که توسط تئوفراستوس (جانشین ارسطو) برای یک گیاه خاردار که هویت آن مشخص نیست استفاده شده است.

جدا از تفاوت­های ظاهری و اندازه، همه کاکتوس ­ها دارای آئروئل (Areole) هستند، ساختاری منحصر به فرد برای خانواده کاکتوس که آن را از سایر ساکولنت ها متمایز کرده است. آئروئل ها از نظر گیاهشناسی به برآمدگیهای کوچک به رنگ تیره تا روشن در روی کاکتوسها گفته می­شود که مسئول رشد تیغ­ها هستند (شکل زیر).

آ
کاکتوس

امروزه کاکتوسهای از جنبه ­های متعددی مورد توجه دانشمندان و علاقه­ مندان قرار گرفته است. ویژگی آئرودینامیکی به ویژه در کاکتوس های سلیندریک غول پیکر مسئله ­ای است که توجه پژوهشگران حوزه معماری را به این گیاهان جذب کرده است. به طور مثال در مطالعه­ای دانشمندان به بررسی این ویژگی در کاکتوس کارنژیا ژیگانتا (Carnegiea gigantea) پرداختند. این گیاه با ارتفاع بیش از ۴ متر همانند سیلندرهای بلندی در مناظر بیابانی دیده میشوند. علاوه بر این ، تقریباً در ۷۰ سال اول زندگی، با وجود رسیدن به ارتفاع متوسط ۲ متر، هیچ شاخه ای ندارد. این هندسه می تواند آن را در برابر ارتعاشات ناشی از گردابه (VIV) بسیار آسیب پذیر کند.

کاکتوسکاکتوس
کاکتوس Carnegiea gigantea جوان (سمت چپ) و کاکتوس بالغ (سمت راست).

 

با این حال با چنین ارتفاع و ریشه­های سطحی، این گیاه به ندرت دچار خسارت ناشی از شکستگی می شود. یکی از دلایل عدم شکستگی، در هندسه ساقه آن میباشد. وجود ۱۵ تا ۳۰ ردیف شیار در اطراف کاکتوس با هزاران تیغ گیاه را در برابر تکان­ها و تشدیدهای به وجود آمده مقاوم می کند.

تقلید از این ویژگی مهندسی شده طبیعت تحت عنوان بایومیمیکری (Biomimicry) (زیست تقلیدی) می تواند الهام بخش طراحی­های مهندسی و معماری باشد. در مطالعه­ ای در همین راستا ساخت ساختمان­های بلند به شکل کاکتوس های سلیندری از جنبه ­های مقاومت، صرفه جویی مصالح و صرفه جویی انرژی توسط Letchford و همکاران در سال ۲۰۱۶ مورد بررسی قرار گرفت. در این مطالعه مشخص شد که شکل سیلندریک الهام گرفته شده از کاکتوس Carnegiea gigantea با ۲۴ شیار محیطی سبب کاهش متوسط ۲۰ درصدی نوسان در امتداد برش پایه (کشیدن) و واژگون شدن در مقایسه با سیلندرهای صاف میشود.

کاکتوسکاکتوس
برش عرض ساختمان شبیه سازی شده از کاکتوس کارنژیا ژیگانتا در مقابل مدل ساده معمول سلیندریک

 

تیغ ­های کاکتوس ها موضوع دیگری است که پژوهشگران از جنبه های مختلف به مطالعه آن در سالهای اخیر پرداخته ­اند.

تیغ کاکتوس­ ها گرچه در نگاه اول ساختارهای یکسانی دارند اما مطالعات جدید نشان داده است که این تیغ­های کوچک هر کدام ساختارها و ویژگی های تکاملی متفاوتی دارند.

کاکتوس
تفاوت میکروساختارهای تیغ در انواع مختلف کاکتوس

 

تیغ کاکتوس ممکن است عملکردهای مختلفی داشته باشد از جمله دفاع از گیاه در برابر شکارچیان، ایجاد سایه و جمع آوری آب از مه. به طور نمونه تیغ­های کاکتوس Cylindropuntia fulgida  بیشتر برای اهداف تولیدی مثلی استفاده می­شود. نوع آرایش تیغ­ها به گونه­ای است که به بدن موجودات می­چسپد. شدت چسپیدن به قدری است که سبب کندن شدن قسمتی از گیاه شده و همین عامل به تکثیر گیاه کمک می­کند (شکل زیر).

کاکتوسکاکتوس

 

تیغ ها به عنوان یکی از ساختارهای ظاهری تقریبا در اکثر گروه­های زیستی چه جانوران و چه در گیاهان وجود دارند و در نتیجه این فرصت را به دانشمندان می­دهند تا درباره همگرایی تکامل در بین گروه­هایی به ظاهر نامتجانس بیشتر بدانند. پژوهش های اخیر نشان داده است که شباهت زیادی بین تیغ خارپشت کوهی (porcupine quills) و  از زیرتیره کاکتوسهای اُپونتیوید (opuntioid) وجود دارد. ساختار سطحی خاردار در تیغ هر دو موجود نشان از همگرایی تکاملی در این موجودات دارد، اینکه شاید اجداد خارپشتها و کاکتوس­ها یکی باشند!! این نوع تیغ با سطوح خاردار به راحتی در بدن قربانی وارد می­شود در حالی که خارج شدنش سخت و درد آور است. این تجربه­ای هست که شاید علاقه­مندان به دنیای شگفت انگیز و متنوع کاکتوس ها آن را تجربه کرده­اند، اینکه تیغ برخی کاکتوسها دردناکتر از سایر کاکتوس­ها است. پژوهشگران معتقد هستند که عملکرد اصلی تیغ­ها در این کاکتوس ها همانند تیغ های خارپشت دفاعی و هدف دور کردن سایر موجودات از گیاه می­ باشد.

 

کاکتوسکاکتوس
کاکتوسکاکتوس
شباهت میکروساختاری بین تیغ کاکتوسهای زیرتیره اپونتیوید با تیغ خارپشت کوهی

 

منابع:

Cho, W. K. et al. (۲۰۱۲) ‘Microstructured barbs on the North American porcupine quill enable easy tissue penetration and difficult removal’, Proceedings of the National Academy of Sciences, ۱۰۹(۵۲), pp. 21289–۲۱۲۹۴. doi: 10.1073/pnas.1216441109.

Crofts, S. B. and Anderson, P. S. L. (2018) ‘The influence of cactus spine surface structure on puncture performance and anchoring ability is tuned for ecology’, Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, ۲۸۵(۱۸۹۱). doi: 10.1098/rspb.2018.2280.

Letchford, C. W. et al. (۲۰۱۶) ‘Bio-mimicry inspired tall buildings: The response of cactus-like buildings to wind action at Reynolds Number of 104’, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. Elsevier, 150, pp. 22–۳۰. doi: 10.1016/j.jweia.2016.01.001.

Levyn, B. and Liu, Y. (2013) ‘The effects of cactus inspired spines on the aerodynamics of a cylinder’, Journal of Fluids and Structures, ۳۹, pp. 335–۳۴۶. doi: 10.1016/j.jfluidstructs.2013.03.006.

https://www.mexicolore.co.uk/aztecs/flora-and-fauna/cactus

 

پیشنهاد تصادفی


-60%
-40%
-20%

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دریافت کد پیگیری

کاربر محترم:

شما میتوانید با وارد نمودن شماره سفارش در کادر مربوطه کد پیگیری پستی سفارشتان را دریافت نمایید.

سپس کد دریافت شده را در سایت اداره پست وارد نموده و از وضعیت مرسوله باخبر شوید.

آدرس پیگیری مرسوله: http://post.fardinkesht.com

لازم به یادآوریست، پس از تحویل بسته شما به اداره پست، مسئولیت پیگیری مرسوله تا زمان رسیدن به ادرستان، با شماست و از عهده مجموعه فردین کشت خارج می باشد.

چنانچه نهال و نشاء خریداری نموده اید، این بخش برای شما کاربرد نخواهد داشت. زیرا از طریق باربری و تیباکس ارسال میگردند که قابلیت پیگیری الکترونیکی ندارند.

  • ثبت نام
رمزتان را گم کرده اید؟ لطفا ایمیل یا نام کاربری را وارد نمایید، پس از آن ایمیلی حاوی لینک مخصوص تغییر رمز دریافت خواهید نمود.
از اطلاعات شما در این سایت محافظت میگردد.
با عضویت در تلگرام و اینستاگرام ما، از امکانات ویژه مانند تخفیف ، آموزش ، کتاب رایگان و... برخوردار شوید