Kozalak Pullarının Açılıp Kapanmasını Sağlayalım

Eduardrobert/iStock

Bilmekte Fayda Var!

Kozalaklar Neden Açılır ve Kapanır?

Hiç yağmurlu bir günde dökülmüş çam kozalaklarının nasıl göründüğüne dikkat ettiniz mi? Çam kozalaklarının şekli yağmurlu havalarda, güneşli günlerdekinden farklıdır. Havanın nemli ya da kuru olmasına bağlı olarak çam kozalaklarının şekli değişebilir. Güneşli bir günde kozalaklar açık hâldeyken, nemli havalarda kozalağın pulları kapalı hâlde durur. Peki çam kozalaklarının şekil değiştirmesinin sebebi ne olabilir?

Öncelikle kozalağın yapısı hakkında bilgi verelim. Bitkiler âlemindeki canlılar önce damarlı ve damarsız bitkiler olarak gruplandırılır. Damarlı bitkiler eğrelti otları ve tohum üretenler olarak ikiye ayrılır. Tohum üretenler ise kapalı tohumlu yani çiçekli bitkiler ve açık tohumlu yani kozalaklılar olarak sınıflandırılır.

Kozalaklı bitkilerin meyveleri kozalak şeklindedir.

Bir kozalağın kesitini incelediğimizde pullar ve pulların arasında yer alan tohumları görürüz. Tohumlar bu pulların altında büyür ve pullar tohumları olumsuz çevre koşullarından korur. Hava çok soğuk ve nemli olduğunda, koşullar yeni tohumların büyümesi için elverişli olmadığından kozalağın pulları sıkıca kapanır. Havanın kuru olduğu ve tohumların rüzgârla taşınabildiği koşullarda ise kozalakların pulları açılır ve tohumların yayılması için fırsat oluşur. Yani kozalakların pulları sadece tohumların büyümesi için avantajlı ortam koşullarında açılır.

Deneyler köşesinin bu projesinde, nem değişimine bağlı olarak çam kozalağının pullarının açılıp kapanmasını sağlıyoruz.

Nelere İhtiyacımız Var?

• Kozalak
• Isıya dayanaklı cam kap
• Su ısıtıcısı

Uyarı:

Sıcak suyu kullanırken dikkatli olalım.

Ne Yapıyoruz?

Ne Oldu?

Sıcak suyun içinde beklerken kozalağın pullarının zamanla kapandığını gördük. Kozalağı suyun içinden çıkarıp bir süre beklediğimizde pulların tekrar açıldığını görebiliriz. Çünkü pullar havadaki nem oranına göre farklı şekillerde hareket edebilir.

Peki, çam kozalaklarının pulları ölü hücrelerden oluşmasına rağmen nasıl oluyor da hareket edebiliyor? Bu durumun nedeni çam kozalağının pullarında yer alan farklı özelliklere sahip katmanlar. Pullar açıkken aşağı bakan yüzeyde yani pulların dış tarafında büzülüp genişleyebilen hücrelerden oluşan bir tabaka bulunur. Pulların iç tarafında ise kablolara benzeyen sert lifler vardır.

Yağmurlu ya da nem oranının yüksek olduğu havalarda su damlaları pulların iç kısmına doğru akar. Su büzülüp genişleme özelliğine sahip hücreler tarafından emildiğinde bu tabaka genişler. Sert liflerden oluşan içteki katman ise gergin kalır. Bu durumda pullar bükülerek kapanır. Havadaki nem oranı azaldığında pullardaki su buharlaşır, pulların dış tabakasındaki hücreler büzüşür ve pullar yeniden açılır. Tüm bu süreç enerji harcanmadan pasif olarak gerçekleşir. Çam kozalakları havadaki nem oranındaki değişimleri çok hassas bir şekilde algılayabilir. Örneğin hava sıcaklığı 23 ºC iken nem oranında meydana gelen %1’lik bir değişim çam kozalağının pullarının hareket etmesini sağlayabilir.

Çam kozalaklarının çalışma ilkesinden esinlenilerek geliştirilen pek çok mühendislik ve teknoloji uygulaması var. Örneğin nem aldığında kapanan duvar kaplamaları, güneşli günlerde gün ışığını geçiren ve yağmur yağdığında kapanan kepenkler bu uygulamalardan bazıları.

Düşünelim:

Dilerseniz siz de çam kozalağının bu hareketinden esinlenerek yaşamınızda karşılaştığınız bir probleme çözüm üretmeye çalışabilirsiniz.

Kaynaklar:

• Quan, H. ve ark., “Hydration-induced reversible deformation of the pine cone”, Acta Biomaterialia, Cilt 128, s. 370-383, 2021.
• Steffen Reichert, Achim Menges, David Correa, “Meteorosensitive architecture: Biomimetic building skins based on materially embedded and hygroscopically enabled responsiveness”, Computer-Aided Design, Cilt 60, s. 50-69, 2015.
• Song, K. ve ark., “Journey of water in pine cones”, Scientific Reports, Cilt 5, Makale no 9963, 2015.
• https://www.popsci.com/student-invents-shapeshifting-pinecone-inspired-building-material/
• https://www.archdaily.com/769820/chao-chens-pinecone-inspired-material-reacts-to-water
• https://asknature.org/strategy/pine-cones-open-and-close-in-response-to-weather/