அறிவியல் அறிவோம்: ஹம்மிங் பறவை தேன் குடிப்பது எப்படி?

ஹம்மிங் பறவை (humming bird) எனப்படும் ரீங்காரச் சிட்டு அதன் நீளமான நாக்கை நுண் உறிஞ்சு பம்பு போல (suction pump) ஆக்கித்தான் பூவுக்குள்ளே இருக்கும் தேனை அருந்துகிறது என்பது நிறுவப்பட்டுள்ளது. 

 குழந்தைகளைப் பள்ளிக்கு அனுப்பும் நேரத்தில் வீடே பறக்குமே! பரபரப்பில் சீருடையையும் காலணிகளையும் போட்டுக்கொண்டே, வாயை மட்டும் காட்டி அம்மாவிடம் பூரி சாப்பிடுவார்களே குழந்தைகள், அவர்களைப் போல ஹம்மிங் பறவை அந்தரத்தில் பறந்தபடி தனது மூக்கில் உள்ள நாக்கைப் பூவின் தேன் குடத்துக்குள்ளே விட்டு தேனை உறிஞ்சும். தந்துகி கவர்ச்சி விசை இந்தப் பறவை தென் அமெரிக்காவின் மலைத்தொடர்ப் பகுதிகளில் வாழ்கிறது. 1830- களில்தான் பறவையியலாளர்கள் இதை முதன்முதலில் பார்த்தனர். வேகவேகமாகச் சிறகடித்துக்கொண்டே இருப்பதால் ‘உசுஉசுஉசு’என சப்தம் எழும். அதனால் ரீங்காரச் சிட்டு என்று அழைப்பார்கள். பொதுவாக, பறவைகள் பின்னோக்கிப் பறக்காது. 

ஆனால், இந்தப் பறவை பறந்துகொண்டே பின்னோக்கி நகரும். நேர் செங்குத்தாக, மேலெழுந்தும் பறக்கும். ஊசியின் குழல் வடிவத்தில் இருக்கும் தனது நீளமான நாக்கை நீட்டி விரித்துப் பூவுக்குள் செலுத்தித் தேனை உறிஞ்சும் இந்தப் பறவையைக் கண்டு ஐரோப்பிய நிபுணர்கள் வியந்தனர். ‘தந்துகி கவர்ச்சி விசை’ (capillary) கொண்டுதான் தேனை உறிஞ்சுகிறது என்றும் கருதினார்கள். ரீங்காரச் சிட்டின் நாக்கில் ஆங்கில எழுத்து ‘W’ வடிவில் காடி போன்ற பள்ளமான அமைப்பு இருக்கிறது. இந்த அமைப்புதான் தந்துகி கவர்ச்சி விசையை ஏற்படுத்துகிறது எனவும் கருதினர். 

அதென்ன தந்துகி கவர்ச்சி விசை? ஒரு கண்ணாடி டம்ளரில் நீரை நிரப்பி உறிஞ்சு குழலை ஸ்ட்ராவை- நீரில் அமிழ்த்தி நேராகப் பிடிக்கவும். டம்ளரின் நீர் மட்டத்துக்குச் சற்று மேலே ஸ்ட்ராவில் நீர் மட்டம் இருக்கும். ஸ்ட்ரா தடிமனாக இல்லாமல் கூடுதலாக மெலிந்து இருந்தால் ஸ்ட்ராவில் நீரின் உயரம் அதிகரிக்கும். ஈர்ப்புக் கவர்ச்சிக்கு எதிரான திசையில் நீரை உந்தும் இந்த விசைதான் தந்துகி கவர்ச்சி விசை. அகல் விளக்கில் திரி ஏற்றுகிறீர்களே? திரியின் வழியாக எண்ணெய் எப்படி உயரத்தை நோக்கிக் கசிகிறது? அதுவும் தந்துகி கவர்ச்சி விசையின் விளையாட்டுதான். 

 எதையும் உறிஞ்சும் குழலின் தடிமனையும் திரவத்தின் பாகுத்தன்மையையும் (viscosity) சார்ந்து தந்துகி கவர்ச்சி விசை அமையும். நீர்த்த திரவம் எளிதில் தந்துகி கவர்ச்சியில் மேலே எழும். ஆனால் பாகுத்தன்மையைக் கூடுதலாகக் கொண்ட நீர்மம் எளிதில் உயராது. எடுத்துக்காட்டாக நீருக்குப் பதில் எண்ணெயை ஊற்றி அதில் ஸ்ட்ரா வைத்து சோதனை செய்தால் நீரைப் போல எண்ணெய் ஸ்ட்ராவில் உயரவில்லை என்பதைப் பார்க்கலாம். எண்ணெயை விட கூடுதல் பாகுத் தன்மை கொண்டது தேன். எனவே, தேனைப் பொறுத்தவரை தந்துகி கவர்ச்சி விசை குறைவாகத்தான் இருக்க வேண்டும். 

அப்படி இருக்க, ரீங்காரச் சிட்டு மட்டும் தேனை அருந்துவது எப்படி? ரீங்காரச் சிட்டு தேன் அருந்தும் பூக்களில் மட்டும் தேன் நீர்த்து இருக்குமா? இப்படியெல்லாம் கேள்விகள் எழுந்தன. அதைப் பரிசோதிக்க, சோதனைச் சாலையில் நீர்த்த நிலை முதற்கொண்டு அடர்பாகுத் தன்மை உட்பட பல நிலைகளில் சர்க்கரை நீர்க் கரைசலைச் சிட்டுக்களுக்குக் கொடுத்தார்கள். எப்படிப்பட்ட பாகு நிலையில் இருந்தாலும் அதனை அவை குடித்தன. இது விஞ்ஞானிகளுக்குப் பெரும் புதிராக இருந்துவந்தது. மிகுந்த பாகுத் தன்மை கொண்ட தேனைத் தந்துகி கவர்ச்சி விசை மூலம் ரீங்காரச் சிட்டால் எப்படி உறிஞ்ச முடிகிறது? ஸ்ட்ரா போல நாக்கு

- அலெசான்றோ ரிகோ-குவேரா

கனெடிகட் பல்கலைக்கழக விஞ்ஞானி அலெசான்றோ ரிகோ-குவேரா (Alejandro Rico-Guevara) ரீங்காரச் சிட்டு தேனை எப்படி அருந்துகிறது என ஆய்வு செய்தார். உட்புறம் தெளிவாகப் புலப்படும் கண்ணாடியில் செயற்கையான ஒரு பூவை உருவாக்கினார் அவர். பூவின் உள்ளே தேன் சுரக்கும் பகுதியில் செயற்கை சர்க்கரைக் கரைசலை நிரப்பினார். செயற்கைப் பூவின் மீது அந்தரத்தில் பறந்தபடி ரீங்காரச் சிட்டு செயற்கைத் தேனை அருந்துவதை வெகு வேக வீடியோ கேமரா கொண்டு படம் பிடித்தார். 

வீடியோப் படத்தை விரைவு குறைத்து ஸ்லோ மோஷனில் இயக்கிப் பார்த்தபோது ரீங்காரச் சிட்டின் நாக்கு எப்படி வேலைசெய்கிறது என்று விளங்கியது. 18 வகை சார்ந்த 32 சிட்டுக்களின் 96 தேன் அருந்தும் காட்சிகளை அவர் படம் பிடித்து ஆய்வு செய்தார். ஸ்லோ மோஷனில் பறவையின் நாக்கு இயங்குவதைப் பார்த்த அலெசான்றோ ரிகோ-குவேரா திகைப்பில் ஆழ்ந்தார். பூவை நாக்கு நெருங்கும்போது அவை இயல்பான குழல் வடிவில் இருக்கவில்லை. ஸ்ட்ராவை அமுக்கி, சப்பையாக்கியது போல இருந்தது. 

ஆனால் பூவின் தேன் குடத்தை நாக்கு நெருங்கியதும் காற்று ஊதிய பலூன் போல நாக்கு விரிந்து குழல் வடிவு ஆகியது. அதாவது ரீங்காரச் சிட்டு தன் நாக்கைச் சுருக்கி விரித்து நுண் உறிஞ்சு பம்பு (micro-suction pump) போல செயல்படுத்துகிறது என விளங்கியது. நொடிக்கு 90 முறை சிறகடித்து, நிமிடத்துக்கு 1,200 முறை இதயம் துடிக்கும் அந்தப் பறவைக்குக் கூடுதல் ஆற்றல் தேவை. எனவே, தனது எடைக்கும் அதிகமான உணவை ஒரு நாளில் உண்ணும். நுண்பம்பு மற்றும் தந்துகி கவர்ச்சி எனும் இரண்டு பாணியில் எது அதிவேகமாகத் தேனை உறிஞ்ச உதவுகிறது என கணினி மூலம் ஆராய்ந்தனர். 

நுண் முறைகளில் பம்பு வழியான ஒரு உறிஞ்சலில் ஐந்து முதல் பத்து சொட்டுகள் தேனை நொடிக்கு 20 தடவை எடுக்க முடிந்தது. ஆனால் தந்துகி கவர்ச்சி விசையில் நொடிக்கு ஐந்து முறை மட்டுமே சாத்தியப்பட்டது. ஆற்றல் மிகுந்த உணவு அதிகமான அளவில் தேவையான சிட்டு, தந்துகி கவர்ச்சி விசை கொண்டு தனது உணவுத் தேவையைப் பூர்த்தி செய்ய முடியாது என்பது விளங்கியது. ஸ்ட்ரா கொண்டு ஜூஸ் அருந்தும்போது நாம் வாயில் சற்று குறை அழுத்த வெற்றிட நிலையை ஏற்படுத்துகிறோம். வெற்றிடத்தை நிரப்ப ஸ்ட்ராவில் ஜூஸ் மேலே எழுகிறது. அதாவது நமது வாய் சுருங்கி உறிஞ்சு பம்பு போல வேலைசெய்கிறது. 

ரீங்காரச் சிட்டு தேனை அருந்தும் நுட்பமும் சற்றேறக்குறைய இதுதான். ஆனால், அதன் வாயில் குறை அழுத்த வெற்றிடம் உருவாவதில்லை. மாறாக குழல் வடிவில் உள்ள தனது நாக்கை தட்டையானதாக ஆக்குகிறது. பூவின் தேன் குடத்தை நாக்கு நெருங்கியதும் தட்டையாக உள்ள தனது நாக்கை விரித்துக் குழல் போல ஆக்குகிறது. விரிந்த குழல் போன்ற நாக்கில் குறை அழுத்த வெற்றிடம் உருவாகி, தேன் கசியும். தேன் நாக்கின் உள்ளே தேன் வந்ததும் முனையை மடக்கி, தேன் வெளியே கசிந்துவிடாமல் நாக்கை வாய்க்குள் இழுத்துக்கொள்கிறது அந்தச் சிட்டு. இதுதான் ரிகோ-குவேராவின் ஊகமும்.

- தாய்-ஹஸி பான்

ஊகம் மட்டும் அறிவியல் அல்ல அல்லவா? உறுதிப்படுத்தும் சான்றுகள் வேண்டும். தமது ஆய்வில் திரட்டிய தகவல்களை எல்லாம் தனது ஆய்வுக் கூட்டாளி தாய்-ஹஸி பான் (Tai-Hsi Fan) என்பவருடன் இணைந்து ரிகோ-குவேரா கணினியில் ஆய்வு செய்தார். நுண் பம்பு மாதிரி மற்றும் தந்துகி கவர்ச்சி மாதிரி என இரண்டு மாதிரிகளைக் கணினியில் சிமுலேஷன் செய்து என்ன விளைவுகள் ஏற்படும் என ஊகம் செய்தனர். 

கள அளவில் பரிசோதனையில் வரும் தரவையும் கணினி சிமுலேஷன் ஊகத்தையும் பொருத்திச் சரிபார்த்தனர். இந்த ஆய்வு, அதன் நாக்கு நுண் பம்பு போல வேலை செய்கிறது என்பதை உறுதிப்படுத்தியது. இந்தப் பறவையின் உத்தியைப் பயன்படுத்தி நுண் நீர்ம (micro-fluid) கருவிகளை உருவாக்கலாம் என விஞ்ஞானிகள் கருதுகின்றனர்.