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Piccoli insetti che camminano sull’acqua forniscono agli scienziati informazioni su come le microplastiche vengono spinte sott’acqua


Piccoli insetti che camminano sull’acqua forniscono agli scienziati informazioni su come le microplastiche vengono spinte sott’acqua

Le gocce di pioggia formano due crateri, il secondo dei quali può sommergere i camminatori. Credito: Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze (2024). DOI: 10.1073/pnas.2315667121

Le microplastiche sono minuscole particelle di plastica che può causare grossi problemi quando entrano nella rete idrica. In un modo, il mio laboratorio di fluidodinamica esplora il movimento della microplastica studiando come minuscoli insetti che camminano sull’acqua vengono spinti sott’acqua dalle gocce di pioggia.


Esposizione a l’inquinamento può comportare ad esempio problemi respiratori e digestiviè aumentato rischio di diabete E sonno disturbato. Ma fisici come me possono studiare come si muovono nell’acqua per imparare a ripulirli.

Guerrieri dell’acqua sono piccoli insetti che possono cammina sull’acqua. Sono abbondanti nelle zone umide e piovose e alcune specie trascorrono l’intera vita senza mai toccare la terra. Le gocce di pioggia possono pesare più di 40 volte a e durante i temporali occasionalmente colpiscono direttamente i camminatori. Le gocce formano un minuscolo sotto la superficie dell’acqua che avvolge lo strider prima di lanciarlo fuori mentre il cratere collassa in superficie.

I water strider hanno forti esoscheletri che permettono loro di sopravvivere se colpiti da una goccia di pioggia. Perché questi insetti lo sono idrorepellente e molto leggeri, di solito rimbalzano indietro. Ma a volte il formerà un secondo cratere più piccolo proprio sotto la superficie. Il secondo cratere si forma solitamente da una caduta ampia e veloce.

Se il water strider si trovasse all’interno di questo secondo cratere, potrebbe rimanere intrappolato sott’acqua.

Sequenza di impatto di strider acquatici colpiti da una goccia. Rallentato 107×. Credito: Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze (2024). DOI: 10.1073/pnas.2315667121

Nel mio laboratorio ultimo studiopubblicato in Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze, abbiamo catturato i ragni d’acqua dagli stagni locali e abbiamo rilasciato gocce che cadevano sopra i loro carri armati. Abbiamo utilizzato videografia ad alta velocità e per vedere quanto velocemente gli insetti si immergevano quando le gocce di pioggia li colpivano.

Io e i miei colleghi abbiamo misurato anche l’accelerazione del secondo cratere, più piccolo. Questo cratere si ritrae rapidamente, secondo alle nostre misurazioni, 50 volte l’accelerazione dovuta alla gravità. I ragni d’acqua non possono sostenersi all’interno di questa seconda bolla, poiché la superficie su cui si trovano si muove verso l’alto molto rapidamente e potrebbero cadere sott’acqua e essere sommersi. Se ciò accade, i ragni d’acqua effettuano potenti bracciate di nuoto per cercare di riemergere.

Come i water strider, le microplastiche sono molto leggere e spesso idrorepellenti. Tendono a muoversi sull’acqua in modo simile e le gocce di pioggia possono sommergerli. Quando gli inquinanti vengono sommersi, lo sono più difficile da pulireE la vita marina potrebbe consumare loro.

La nostra ricerca ci dice che la rapida accelerazione del secondo cratere verso la superficie dell’acqua gioca un ruolo importante nell’affondamento di minuscole particelle, sia strie d’acqua che microplastiche.

Studiare come e gli organismi dispersi nell’acqua potrebbero aiutare gli scienziati a capire come prevenire e mediare l’inquinamento da microplastiche.

Piccoli insetti che camminano sull’acqua forniscono agli scienziati informazioni su come le microplastiche vengono spinte sott’acqua

I camminatori spesso possono risalire in superficie se vengono sommersi, a differenza delle particelle di plastica. Credito: Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze (2024). DOI: 10.1073/pnas.2315667121

I water strider sono così idrorepellenti che portano una bolla intorno a loro chiamato piastrone quando viene spinto sott’acqua.

In laboratorio, più volte vengono colpiti dalle gocce prima di respingere l’acqua, più è probabile che i camminatori d’acqua rimangano sommersi per periodi prolungati.

Gli impatti delle gocce di pioggia sembrano esaurire il piastrone. Non sappiamo ancora quanti impatti ripetuti gli strider possano tollerare e in che modo gli inquinanti chimici nei corsi d’acqua influenzino la loro resistenza all’immersione.

Il lavoro futuro sostituirà i water strider nei nostri esperimenti con particelle galleggianti che imitano le microplastiche, con una gamma di dimensioni, densità e idrorepellenza. Ci aspettiamo che le particelle più grandi facciano sì che le gocce si rompano al contatto, mentre le particelle più piccole verranno probabilmente trasportate nell’aria, o aerosolizzatodallo spruzzo.

E gli strider non sono solo buoni modelli per il movimento della microplastica. Lo studio delle gambe degli strider acquatici mentre nuotano potrebbe anche aiutare i ricercatori a progettare robot sottomarini.

Maggiori informazioni:
Daren A. Watson et al, Gli strider d’acqua sono impermeabili alle forze di collisione delle gocce di pioggia e sono sommersi dal collasso dei crateri, Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze (2024). DOI: 10.1073/pnas.2315667121

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Citazione: Piccoli insetti che camminano sull’acqua forniscono agli scienziati informazioni su come le microplastiche vengono spinte sott’acqua (23 gennaio 2024), recuperate il 23 gennaio 2024 da https://phys.org/news/2024-01-tiny-bugs-scientists-insights-microplastics .html

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