Οι «τέλειες μηχανές» της φύσης δεν είναι κατασκευασμένες από μέταλλο αλλά από βιολογικά υλικά έχοντας εξελιχθεί μέσω εκατομμυρίων ετών φυσικής επιλογής για να επιτυγχάνουν μέγιστη αποτελεσματικότητα ανθεκτικότητα και προσαρμοστικότητα.

Ο «θαυμαστός κόσμος των μηχανών της φύσης» αναφέρεται στην εκπληκτική βιολογική μηχανική που επιδεικνύουν οι οργανισμοί οι οποίοι έχουν εξελιχθεί για να επιβιώνουν να κινούνται και να λειτουργούν με τρόπους που συχνά ξεπερνούν τις ανθρώπινες κατασκευές. Από τις αρθρώσεις των εντόμων μέχρι την αεροδυναμική των πτηνώνη φύση λειτουργεί ως ο απόλυτος μηχανικός. 

Τι σημαίνει «βιολογική μηχανή»

Στη βιολογία λέμε «βιολογική μηχανή» κάθε δομή μέσα σε έναν οργανισμό που:

  • έχει συγκεκριμένη λειτουργία
  • μετατρέπει ενέργεια
  • εκτελεί εργασία με ακρίβεια
  • λειτουργεί με μηχανισμό (όχι τυχαία)

Δηλαδή, όπως μια μηχανή στο εργοστάσιο κάνει δουλειά, έτσι και τα βιολογικά συστήματα κάνουν «βιολογική δουλειά».

Οι ερευνητές μελετούν τη φύση για να βελτιώσουν τις υπάρχουσες μηχανές για μεγαλύτερη αποδοτικότητα.

  Βιο-εμπνευσμένα Μηχανήματα Εκσκαφής 

Σχεδιασμός εμπνευσμένος από τον τυφλοπόντικα: Ο τυφλοπόντικας θεωρείται ο καλύτερος "εκσκαφέας" της φύσης. Νέοι σχεδιασμοί κάδων εκσκαφέων (bucket) μιμούνται τη γεωμετρία και την κίνηση των νυχιών του για να μειώσουν την αντίσταση του εδάφους.

Ρομπότ τύπου "Γαιοσκώληκα" (Earthworm Robot): Αναπτύσσονται ρομπότ που κινούνται υπογείως με περισταλτικές κινήσεις (συστολή-διαστολή)μιμούμενα τους γαιοσκώληκες. Αυτά είναι ιδανικά για διάνοιξη σηράγγων με ελάχιστη διατάραξη του περιβάλλοντος.

Βιο-εμπνευσμένα πριόνια

Στη φύση υπάρχουν  εξελιγμένες ανατομικές δομές οργανισμών που λειτουργούν με τρόπο παρόμοιο με ένα πριόνι (πριονωτά-αιχμηρά-παλινδρομικά)βοηθώντας στην επιβίωση τη διατροφή ή την αναπαραγωγή.

Τα πιο χαρακτηριστικά παραδείγματα βιολογικών πριονιών είναι:

Το Πριονόψαρο (Sawfish): Το πιο αναγνωρίσιμο "βιολογικό πριόνι". Διαθέτει ένα μακρύεπίπεδο ρύγχος (rostrum) με δύο σειρές από αιχμηράεξωτερικά δόντια. Το χρησιμοποιεί ως όπλο για να κόβεινα ανιχνεύει (μέσω ηλεκτροϋποδοχέων) και να ακινητοποιεί τη λεία τουακόμη και να τη «σχίζει» στα δύο.

Οι Σφηκοειδείς Μύγες (Sawflies): Τα θηλυκά αυτών των εντόμων διαθέτουν ένα όργανο ωοθέτησης (ωοθέτης) που λειτουργεί σαν βιολογικό παλινδρομικό πριόνι. Το χρησιμοποιούν για να κάνουν ακριβείς τομές στους ιστούς των φυτών ώστε να εναποθέσουν τα αυγά τουςχωρίς να καταστρέφουν τη δομή του φυτού.

Πριονωτά δόντια σε καρχαρίες: Ορισμένα είδη καρχαριών έχουν δόντια με πριονωτές άκρες ειδικά σχεδιασμένα για να κόβουν σκληρό δέρμα ή σάρκα

Βιολογικά τρυπάνια της φύσης

Στη φύση υπάρχουν πολλοί οργανισμοί που λειτουργούν ως "βιολογικά τρυπάνια"έχοντας εξελιχθεί να διαπερνούν σκληρά υλικά όπως ξύλο πέτρα ακόμη και κοχύλια για να βρουν τροφή ή καταφύγιο. Αυτά τα πλάσματα μέσω μηχανικών (δαγκάνες-κελύφη) ή χημικών (εκκρίσεις οξέων) μεθόδων αναδιαμορφώνουν το περιβάλλον τους.

Ακολουθούν οι σημαντικότερες κατηγορίες βιολογικών τρυπανιών:

1. Τρυπάνια Ξύλου 

Αυτοί οι οργανισμοί καταστρέφουν ξύλινες κατασκευές και δέντρα τρυπώντας βαθιά μέσα στον κορμό.

Σκαθάρια : Οι προνύμφες τους τρώνε το ξύλοδημιουργώντας στοές. Παραδείγματα περιλαμβάνουν τα κοινά σκουλήκια ξύλου.

Τερμίτες (Termites): Οι αποικίες τερμιτών μπορούν να αποσυνθέσουν μεγάλες ποσότητες ξύλου χρησιμοποιώντας ισχυρά σαγόνια.

Ξυλοφάγες σφήκες (Wood wasps): Εναποθέτουν τα αυγά τους βαθιά μέσα σε ξύλομε τις προνύμφες να τρυπούν το ξύλο καθώς αναπτύσσονται.

Ξυλοφάγα δίθυρα : Αν και μοιάζουν με σκουλήκιαείναι μαλάκια που τρυπούν το ξύλο (π.χ. σε πλοία ή προβλήτες) χρησιμοποιώντας δύο μικρά κελύφη που λειτουργούν ως τρυπάνια.

2. Τρυπάνια Πέτρας και Βράχων (Rock Borers)

Αυτά τα θαλάσσια όντα διαπερνούν σκληρούς βράχους ασβεστόλιθο ακόμη και σκυρόδεμα.

Πιδοκίδες : Δίθυρα μαλάκια που χρησιμοποιούν τις αιχμηρές ραβδώσεις στο κέλυφός τους για να "λιμάρουν" το πέτρωμα και να δημιουργήσουν μια μόνιμη φωλιά.

Αχινοί : Ορισμένα είδη χρησιμοποιούν τα δόντια τουςκατασκευασμένα από κρυστάλλους μαγνησίου-ασβεστίουγια να σκάβουν φωλιές σε βράχους.

Σπόγγοι : Χρησιμοποιούν χημικές εκκρίσεις (οξέα) για να διαλύσουν τον ασβεστόλιθο και να δημιουργήσουν στοές παίζοντας ρόλο στη βιοδιάβρωση.