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神奇的沙漠集水本領——納米比亞沙漠甲蟲

浩瀚無邊的大沙漠往往令人望而生畏,主要就是因為沙漠地區嚴重缺水。千百年來,不知道有多少旅行者和商人都因為缺水而葬身於沙漠之中。然而,沙漠並非生命的禁地,這裡也有許多生命生存著。仔細觀察一下發現,沙漠里的生命大多都甲質化了,比如我們熟知的仙人掌,就是把葉子變成尖刺而能夠盡量減少蒸騰作用,從而頑強地生存下來。

除了仙人掌,還有很多小動物也能在沙漠中很好地生活。例如,納米比亞大沙漠裡面有一種甲殼蟲,它能夠利用風中所攜帶的微小霧滴而生存。納米比亞沙漠終年難得下雨,清晨的霧也是轉瞬即逝,每個月大約有六次薄霧穿過沙漠。甲蟲能夠在這種惡劣的環境下生存,確實有其過人之處。因此通過對這種甲蟲的吸水機理進行仿生研究,有可能會解決在乾旱的沙漠裡面收集和儲存水源的問題。

神奇的沙漠集水本領——納米比亞沙漠甲蟲

這種甲殼蟲的外殼布滿了小疙瘩,每個疙瘩表面都像玻璃一樣光滑,這種複雜的結構可以更好地吸收水汽。在每個疙瘩的斜面,和疙瘩與疙瘩之間的「平地」上,都覆蓋著一層蠟狀物質,具備疏水性質。

可以想像這幅場景:一大清早,薄霧穿過無邊的大沙漠,風中的霧滴碰到了這種甲蟲的疙瘩就停留下來。這樣越來越多的小霧滴就會集聚起來,最終在這些凸起的疙瘩上形成一個小水滴。當小水滴變得非常大而且有些重的時候,它們就會從疙瘩的頂端滾落,到達疙瘩上的「平地」,然後慢慢地滾到頭部的小溝里;而這些小溝卻具有親水性,因此水滴就順著小溝到了甲蟲的嘴裡。

神奇的沙漠集水本領——納米比亞沙漠甲蟲

通過對這種甲殼蟲集水機制的研究,我們可以設想把沙漠里的帳篷頂部或其他覆蓋物設計成納米比亞甲蟲的外殼形狀,這樣人們就可以飲用收集起來的水,甚至可以用這些珍貴的水來發展農林業。英國國防部的科學家已經按照這種設想,製作了一台表面像納米比亞甲蟲外殼的集水樣機。實驗結果表明,這種機器在沙漠中對水分的收集非常有效。英國的一些廠家正準備大量生產這種集水機器,也有建築學家準備修建具有像納米比亞甲蟲外殼那樣房頂的集水建築。

目前,科學家已經根據這種甲殼蟲集水功能研製出「霧滴採集系統」,在輕霧條件下可以讓系統獲得10%以上的吸水率,其主要原理就是採用一些經過表面化學修飾的網格結構。目前,該系統已經被安置在智利北部阿塔卡瑪沙漠邊緣的沿海山區,每平方米網格每天可以獲得幾升飲用水;在強風和空氣濕度好的季節,每天甚至可以獲得12L以上飲用水。如果這種網的造價能降低,就可以收集到足夠多的水,甚至可以用它來綠化沙漠。

神奇的沙漠集水本領——納米比亞沙漠甲蟲

這些新的取水裝置更是讓我們活生生地感受到,沙漠不再是生命禁區——帶上一張高效集水的取水網器械,還有一些含高能量的食品,人類就能夠長時間在沙漠里行走或駐守。

神奇的沙漠集水本領——納米比亞沙漠甲蟲

書名:微力無邊:神奇的毛細和浸潤現象

作者:劉建林, 著

出 版 社:清華大學出版社

定價:¥39.00

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