Simpele oplossingen voor grote vraagstukken? Te mooi om waar te zijn

Vliegtuigen hebben een verticale staartvin nodig om goed te manoeuvreren en stabiel te vliegen. Vogels hebben die niet. Toch vliegen vogels schijnbaar roerloos door de lucht, ook als die turbulent is. Onderzoekers van de Rijksuniversiteit Groningen en Stanford University in de VS hebben een robot gemaakt die net als vogels zonder verticale staartvin vliegt. Voor stabiliteit maakt de PigeonBot II gebruik van ‘reflexen’ die vogels ook hebben, laten ze zien in een artikel in het blad Science Robotics.

De vleugels van de PigeonBot II lijken verdacht veel op echte vleugels. De veren zijn dan ook echte duivenveren (52 stuks). Ook voor de aansturing van de robot imiteerden de onderzoekers vogels. Vogels vliegen stabiel door hun vleugels en staart in verschillende hoeken en posities te brengen als reactie op luchtstromingen of plotselinge bewegingen.

De vleugels van de robot kunnen onafhankelijk van elkaar bewegen. Als de robot een kanteling ervaart – via sensoren die beweging en rotatie meten – gaat de ene vleugel iets omhoog en de andere iets omlaag om de kanteling te corrigeren. Ze kunnen ook naar voren of naar achteren bewegen. De staart kan ongewenste zwenkbewegingen tegengaan door te kantelen, te draaien en zijwaarts te schuiven.

Wanneer welke beweging nodig is bepaalt de PigeonBot II zelf. Hij heeft daarvoor een adaptief systeem dat de optimale besturingsinstellingen kiest afhankelijk van de positie van de vleugels en de hoek van de staart. Tests in een windtunnel toonden aan dat deze reflexieve aansturing werkt tot een turbulentie-intensiteit van ongeveer 12 procent, daarna neemt de stabiliteit af.

De echte veren maken grootschalige toepassing in deze vorm niet heel voorstelbaar. Maar het concept is wel breed inzetbaar en ook zinvol, denken de onderzoekers. Dankzij de afwezigheid van de staartvin is de luchtweerstand lager, wat het energieverbruik verlaagt. Ook kan een op deze manier vormgegeven drone of vliegtuig opereren in omstandigheden waar conventionele vliegtuigen het moeilijk hebben, zoals bij vlagerige wind of turbulentie.

Delen

Mail de redactie

Ze zien er soms uit als de jaarringen van bomen: de dunne, grijs-viltige ringen op een rotte appel, peer of perzik. Het zijn concentrische cirkels: cirkels van toenemende grootte met een gezamenlijk middelpunt. De veroorzakers zijn schimmels. Maar hoe ontstaat die vorm?

De meeste schimmels groeien gewoon in een egale plak. Het is de schimmel Monilinia fructigena die de opvallende concentrische ringen van kleine schimmelbolletjes maakt. Parelkettinkjes lijken het wel. Vandaar ook de naam van het schimmelgeslacht, want monilia is Latijn voor ‘kettinkjes’.

Mooie naam

Ook de Nederlandse naam is mooi: appelrotkelkje. Maar telers spreken vaak simpelweg van Monilia-rot (met voor het gemak een lettergreep minder), omdat er een paar nauw verwante monilia’s bestaan die ook bijvoorbeeld peren, pruimen en kersen aantasten.

Maar vanwaar nu die mooie cirkels? Het eerste deel van het verhaal is hetzelfde als dat van de bekende heksenkringen in het bos, vertelt Jorinde Nuytinck, paddenstoelenkenner van Naturalis Biodiversity Center. De paddenstoelen in de kring zijn in feite de vruchtlichamen van het ondergrondse deel van de schimmel. Dit ondergrondse ‘mycelium’ bestaat uit een netwerk van schimmeldraden dat naar alle kanten uitgroeit vanuit één punt.

„Voor heksenkringen is de hypothese dat de voedingsstoffen centraal in de cirkel uitgeput raken”, vertelt Nuytinck, „en dat het meest actieve mycelium aan de buitenzijde van de cirkel de paddenstoelen vormt. Vandaar dus de kring van paddenstoelen.”

Hoe zit dat dan bij M. fructigena? Die heeft een ingewikkelde levenscyclus, merkt Nuytinck op. Ze stuurt een plaatje mee, waarop niet één simpele cyclus te zien is maar een woud van vertakkingen. „Monilinia kent meerdere stadia”, legt Nuytinck uit. „Er is een stadium met geslachtelijke voortplanting [met twee individuen die hun dna combineren], waarbij een soort gesteelde bekertjes worden gevormd. Die groeien niet in cirkels.”

Deze bekertjes groeien op gemummificeerde, besmette vruchten die na de zomer op de grond zijn gevallen. Sporen uit deze bekertjes kunnen de bloemen, twijgen en vruchten van hun volgende slachtoffer besmetten. Uit zo’n spore groeit een nieuw mycelium. Op het vruchtoppervlak vormt dat mycelium een tweede type ‘sporendragers’. Dit zijn geen bekertjes, maar vilt-achtige ‘haartjes’ die sporen afsnoeren: klonen van de ouderschimmel. Ook deze sporen kunnen verschillende plantendelen besmetten en uitgroeien tot mycelium.

Dagelijks ritme

Het patroon van die ‘sporendragers’ varieert tussen Monilinia-soorten, merkt Nuytinck op. „Het kan een aaneengesloten vlek zijn, of die typische concentrische cirkels.”

Voor die laatste verwijst ze naar het Westerdijk Fungal Biodiversity Institute in Utrecht. Daar werkt Pedro Crous, tevens hoogleraar plantenziektekunde. „Of het nu gaat om paddenstoelen op de grond, een schimmelinfectie op je huid of een rottende appel in de keuken, je ziet altijd een cirkelvormig groeipatroon”, zegt Crous. „Dat hangt samen met het inoculatiepunt in het midden, waarna het mycelium naar buiten groeit, op zoek naar voedingsstoffen.”

Maar die concentrische cirkels dan? „Die ontstaan door het circadiane ritme van de groei”, zegt Crous, een cyclische variatie met een periode van ongeveer een dag. „Dat ritme is bij sommige schimmels prominenter dan bij andere. In principe is het gelinkt aan de afwisseling van licht en donker. Sommige schimmels stemmen hun sporevorming daarop af. Daardoor ontstaan deze zichtbare ringen terwijl het mycelium naar buiten groeit.”

Delen

Mail de redactie