Ana sayfa Bilim Gündemi Matematik, yusufçuk kanatlarının hassas desenlerini nasıl açıklar?

Matematik, yusufçuk kanatlarının hassas desenlerini nasıl açıklar?

2783
PAYLAŞ

Çeviren: Buse Söğütlü

Yusufçukların ve diğer böceklerin kanatlarını saran zarif damarlar, onların parmak izleri gibidir: Her bir kanat ayrı bir desen gösterir. Rastgele yapılmış bir matematiksel işlem, ikincil damarlar olarak adlandırılan ince ince liflerin, bu karmaşık kalıpları nasıl oluşturduğuna ilişkin yeni bir çalışma bulgusunu açıklamaya yardımcı olabilir.

Böcek kanatları, her ikisi de yapısal destek sağlayan iki tip damardan oluşur. Uzun ve nispeten düz olma eğiliminde olan birincil damarlar, bir türün her bir üyesinin kanatlarında aynı yerlerde bulunur. Fakat daha küçük, ikincil damarlar her kanatta birbirinden biraz daha farklı yerlerde görülür.

Bu iki tip damar; kanadı vitray penceresinin parçaları gibi çok sayıda küçük parçaya ayırır. Bilim insanları, her küçük bölümün alanını hesaplayarak ve türün dairesel ya da gerilmiş olduğuna karar vererek 232 türden 468 kanadı karakterize etti.


Matematiksel bir simülasyonda, bilim insanları birincil damarlar (siyah çizgiler) ve ikincil damarlar (kırmızı) tarafından oluşturulan yusufçuk kanatlarının bölümlerini yeniden oluşturdular. Simüle edilmiş bir kanattaki bölümlerin şekilleri (sağda) çoğunlukla gerçek olanla (solda) eşleşti.


Bilim insanları, Ulusal Bilim Akademisi Bildiriler Kitabı’ndaki 17 Eylül tarihli raporda, kanatların kalıplarını yeniden şekillendiren bir dizi adım belirledi. Ekip, işe böcek gelişirken meydana gelen süreçleri taklit etmek için küçültülmüş bir kanat simüle ederek başladı. İlk olarak, birincil damarların yerleştirilmesi kanadı geniş bölgelere ayırdı. Ardından, araştırmacılar her kanat bölgesi içinde “engelleyici merkezler” olarak adlandırılan eşit aralıklı yerleri rastgele seçti. Gerçek bir böcekte, bu engelleyici merkezler, kimyasal bir işaretin damar oluşumunu önlediği yerlere karşılık gelebilir.

Araştırmacılar daha sonra Voronoi tessellation adı verilen matematiksel bir mekanizma aracılığıyla ikincil damarlar için yerleri seçtiler. Seçilen her bir inhibitör merkezin etrafındaki bir bölgeyi kesti, böylelikle bir bölüm içindeki her nokta, diğerlerine göre engelleme merkezine daha yakın hale geldi. Son olarak, kanat büyüdü, bölümleri gerdi ve bazı bölgeleri daha da gerilmiş hale getirdi.


Böcek kanatlarında görülen bölümleri, dört aşamalı bir süreçle anlatıldı:

  • Birincil damarlar, kanat bölümlerini ayrı bölgelere ayırır (farklı renklerle gösterilir).
  • Eşit aralıklı “engelleme merkezleri” formu (gri noktalar).
  • Bu merkezler etrafında ikincil damarlar oluşur.
  • Bölümler kanatlar büyüdükçe gerilir.

Bu teknik, gerilmiş ve gerçek kanatlarla en çok eşleşen kısımlarla simüle edilmiş yusufçuk kanatları üretti. Bu teknik ayrıca, çekirgeler gibi farklı şekilli kanatlara sahip böcekler için de başarıya ulaştı.

Araştırmacılar, damarların geliştirilmesinin ardındaki moleküler bir mekanizma hakkında varsayımlarda bulunmadıklarını; matematiksel olarak sürdürülen prosedürün kalıpları yeniden üretebildiğini gösterdiklerini ifade ediyor. Benzer matematik tabanlı açıklamalar, zebra balığı çizgilerinden diğer kalıpların nasıl oluştuğunu açıklamak için de kullanılmıştır.

Kaynak

https://www.sciencenews.org/article/how-math-helps-explain-delicate-patterns-dragonfly-wings?tgt=nr