ביומימיקרי

משמעות המונח ביומימיקרי היא חיקוי החיים (Biomimicry: Bio=life; mimesis=imitate). ביומימיקרי היא דיסיפלינה רב-תחומית המקדמת חיקוי ולמידה מהטבע לפתרון בעיות בדרכים מקיימות.

חדש(נ)ות מהטבע מרץ 2015

קוראים יקרים שלום,

החודש אנו מציינים חמש שנים לפועלו של הידיעון, שהושק בדיוק במרץ 2010, לפני חג הפסח. חמש השנים שחלפו ,המתועדות בארכיון הידיעון ,משקפות נאמנה את התפתחות תחום הביומימיקרי בארץ ובעולם.

החודש הסתיים המחזור השלישי של הקורס "מבוא לביומימיקרי"  ונסכם אותו הפעם מנקודת מבטו האישית של אחד המשתתפים. החודש גם התקיים כנס ביומימיקרי הרביעי לילדים - שיאו של תהליך לימודי ארוך שהתקיים בבתי ספר שונים בארץ.

בנוסף,  נרחיב  על  מסע האקסטרים המופלא של אווזי הבר, המאופיין ביעילות אנרגטית ובהישגים מוטוריים יוצאי דופן בעולם החי, ועל רובוט המפגין יכולת תאוצה מרשימה מתחת למים, כחיקוי לשיטת התנועה של תמנונים ודיונונים.

בברכת חג אביב שמח, השראה והתחדשות.

צוות ארגון הביומימיקרי הישראלי

החוויה הביומימטית הראשונה שלי

קורס מבוא לביומימיקרי (מרץ 2015) , מזווית אישית.
מאת: אלכס הבר, גנן בר- קיימא


"כשהתלמיד מוכן- המורה מגיע" (בודהה)

למען גילוי נאות אודה שפגשתי את המילה המוזרה "ביומימיקרי" כעשרה ימים בלבד טרם פתיחת הקורס. עד אז העברתי את ימי בעבודתי כגנן בר קיימא עם כבוד גדול לטבע, וכמאמן אופניים. קשה היה לי להאמין שניתן לעשות את עבודתי כגנן טוב יותר. לאחר שהבנתי שלמרות שאינני מהנדס מדופלם, גם אני אוכל לתרום לשיח המולטי-דיסציפלינארי, החלטתי להירשם.
הסילבוס שקיבלתי במייל הבטיח חמישה ימי לימודים מסקרנים ומגוונים, נוגעים ברוב הנושאים החשובים. למידה וחיקוי הטבע, reconnect,  למידה פונקציונאלית, חדשנות עם שיווי משקל מקיים, TRIZ , השפה של הטבע, ביומימיקרי וקיימות, עקרונות הטבע לפיתוח בר קיימא, אתוס ותכנון מעריסה לעריסה. כל המושגים שנשמעו טוב בסילבוס הבטיחו שמשעמם - בטוח לא יהיה. וממש כך היה...
כל המילים הגדולות תורגמו למילים פשוטות ולמושגים מובנים בהרצאות קצרות אך מדויקות, באמצעי המחשה פשוטים ומובנים, בכרטיסיות עבודה צבעוניות ונעימות. כמו שהטבע יכול, כמו שהטבע יודע, כבר 3.8 ביליון שנים.
"מרתק", "מעורר השראה", "מקסים", "מדהים", כך סוכמה כל הרצאה בשיחות המסדרון. התבטאויות דומות לאלה נאמרו גם בהקשר של ארוחות הבוקר והצהריים הטעימות והמזינות שסופקו לנו בשפע.
אט אט נפלו האסימונים, למדנו את השפה. הזמן אכן קצר והמלאכה ממש מרובה. ומה שלא הספקנו והרחבנו בכיתה, קיבלנו במייל להמשך הלמידה. והשבועות חלפו מהר....וכל כך לא רצינו שזה ייגמר. אבל כל סוף הוא גם התחלה של משהו חדש ואנו עומדים בפני העתיד הקרוב  וכל תלמיד חושב: איך איישם את שלמדתי, מה אקח איתי אלי, אל עולם העבודה והמושגים שלי.
אין ספק שהראש נפתח, התודעה התרחבה, למדנו לקשור קשרים ולדבר בשפה דומה עם אנשים מתחומים שאך לפני חודש וקצת נראו רחוקים מאתנו שנות אור. הבנו שזה העתיד ואם רוצים להשתתף בהצלת הכדור, אם רוצים לעשות דברים נכונים יותר, טוב יותר ומדויק יותר, יש להתבונן בטבע סביבנו, בצניעות, בעיניים בוחנות, לחפש איך הוא עושה את זה? אילו תשובות הוא מצא?  ואז לשבת סביב שולחן עגול (אולי ספיראלי), ולחשוב, ולדבר, ולשתף, ולצאת מהקופסא, כדי לתרגם ולהעתיק את התובנות של הטבע למרוץ העכברים של חיינו המודרניים.


                 
אוהל מדברי המבוסס על מנגנון  בקרת הטמפרטורה של הקקטוס החביתי
 .(Barrel Cactus) 
ניתן לשנות את הזוויות בין הצלעות בהתאם לצורך בוויסות טמפ'. במצב של אוהל מקופל הצלעות סגורות.
פרויקט ביומימטי מאת משתתפי הקורס: חגית ברקאי, איימי לוינסון, צביקה גרינזייט, יובל שרמן, אלכס ביליצקי.

לפרטים והרשמה למחזור הבא:Info@biomimicry.org.il 

 

סיכום כנס ביומימיקרי הרביעי לילדים - חגיגה של השראה מהטבע ברמת הנדיב

מאת: יעל הלפמן כהן

כבכל שנה, לקראת בוא האביב, כשהטבע בשיא פריחתו, אנו זוכים ליהנות גם מעמלם של התלמידים שהתבוננו בטבע, למדו וחקרו, ותרגמו את הידע שצברו לפיתוח המצאה חדשנית הקרובה לליבם.

בסוף חודש מרץ התקיים כנס ביומימיקרי הרביעי לילדים, פרי שיתוף פעולה בין ארגון הביומימיקרי הישראלי, תכנית קרב לטבע וסביבה ורמת הנדיב, המארחים באדיבות את הכנס כל שנה.
אל הכנס הגיעו כ- 200 תלמידי כיתות ד'-ה' מרחבי הארץ, נציגי הכיתות מבתי ספר שמשתתפים בתכנית, והם הציגו בו 23 דגמים ופוסטרים המתארים את ההמצאה ואת ההשראה.
הכנס הוא שיא של תהליך לימודי, במהלכו למדו התלמידים תכנית שנתית בביומימיקרי בהנחיית מורי בתי הספר או מדריכי תכנית קרב, והתנסו בפועל בפיתוח המצאה בהשראת הטבע. במהלך היום סיירו התלמידים ברמת הנדיב וזכו להכיר מקרוב את ההמצאות הביומימטיות של החורש הים תיכוני. לאחר הסיור התכנסו באולם התצוגה לתהליך השיפוט, שכלל הערכת הפוסטר, הדגם והמצגת המילולית שהציגו התלמידים.
השנה בלטו שיתוף הפעולה בין התלמידים וחלוקת התפקידים ביניהם, וניכר כי החוויה העצימה, פיתחה את החשיבה והרחיבה את מאגר הערכים של התלמידים, שכלל התייחסות רבה גם לערכי טבע וסביבה.

צוות השופטים בחר בקבוצות הבאות:
במקום הראשון – ביה"ס ורשה מקרית אונו עם מתקן ללכידת זבובים בהשראת הגזר הקיפח. הקבוצה זכתה בסיור ביומימיקרי בספארי רמת גן, המעניק מדי שנה את הפרס הראשון לקבוצה הזוכה.
 
              מימין: גזר קיפח, מאת עמוס גל cc 2.5. משמאל: המצאת לוכד הזבובים

במקום השני – ביה"ס אילן רמון עם המצאת האיי-דובי, שואב אבק בעל מנגנון יניקה המחקה את פעולת הלשון של דב הנמלים. הקבוצה זכתה בסיור ברמת הנדיב.
במקום השלישי – ביה"ס גורדון חולון עם חליפת שחייה בעלת מבנה המחקה את רגלי האילנית, המאפשר גם שחייה וגם הצמדה. הקבוצה זכתה בסיור בשביל הביומימיקרי בגן הבוטני במכללת אורנים. גם מכללת אורנים מעניקה זו השנה השנייה פרס לקבוצות הזוכות.

לראות ילדים עם ברק וניצוץ בעיניים כשהם מדברים על הטבע – היא השראה גדולה לכל העוסקים בהוראה בכלל ובהוראת תחום הביומימיקרי בפרט.

בתי ספר המעוניינים להצטרף לתוכנית בשנה הבאה, מוזמנים לפנות למייל: Info@biomimicry.org.il

מסע האקסטרים המופלא של אווזי בר - Bar Headed Geese

מאת: שמעון בוגן

ד"ר ג'סיקה מאייר (38) היא אקוואנאוטית ואסטרונאוטית בפרויקט NEEMO של סוכנות החלל האמריקאית .NASA בנוסף להיותה מדענית רב תחומית מוערכת ומעוטרת נקראת ג'סיקה בפי עמיתיה אימא אווזה המודרנית, בשל הפעלת שלב ההחתמה (Imprint) של אווזים מפוספסי ראש (Anser Indicus), שנדרש לשיתוף הפעולה במחקר שהיא מובילה: מחקר הנדסי-ביולוגי בר מדידה, על הבסיס הגנטי, הביוכימי והפיזיולוגי של כישורי המעוף הפנטסטיים שיש לאווזים הבוגרים בתנאי סביבה הקיצוניים והקשים ביותר שקיימים באטמוספירה על פני כדור הארץ.

פעמיים בכל שנה נוטשים האווזים את מרחבי המחייה השטוחים והרגועים שלהם ונודדים: מערבות מונגוליה ורוסיה דרומה בסתיו – ובחזרה מהאגמים בשפלות תת היבשת ההודית צפונה באביב, במסלול שחוצה את רכס הרי ההימלאיה דרך המעברים הגבוהים ביותר שלו, בתחום מדינת נפאל.

במהלך הנדידה שאורכת ימים רבים, מתרחש פלא אבולוציוני ביולוגי. במהלך מעוף של כ – 1,600 קילומטרים ביום, מוותרים האווזים על אזורי שפלה נוחים מבחינת רעייה, טמפרטורה, דלילות האוויר, רמת חמצן נוחה ושלווה פסטורלית, לטובת רום הרים של 8,000 מ', טמפרטורה של כ – º20 מתחת לאפס, אוויר דליל בחמצן ובלחץ נמוך פי 3 (דווקא בזמן מאמץ גופני עילאי), וכל זאת – במעוף נמרץ, בלתי פוסק ורב כוח.

                                
                                          תמונה מאת J.M.Garg, CC 3.0

המחקר, שהתחיל לפני כארבע שנים ונמצא בעיצומו בזמן כתיבת הידיעה, מנוהל ע"י צוות רב לאומי ורב תחומי של מדענים בכירים מאנגליה, קנדה, ארה"ב ומונגוליה. האווזים צוידו במשגוחים (מוניטורים) ובאוגרי נתונים אישיים (תת עוריים), שפותחו במיוחד ע"י חברת הייטק למגבלת משקל של 32 גרם, כ 1% ממשקל גופו של אווז בוגר.

מהמידע שהופק מהמשגוחים גילו החוקרים, בין השאר, שקצב פעימות הלב של האווזים עולה לערכים בלתי נתפשים של מעל 400 פעימות בדקה. עוד יותר הופתעו החוקרים לגלות שמעוף עולה ויורד לפי תוואי השטח ("רכבת הרים"), כזה שהוטבע אבולוציונית בהתנהגות האווזים, יעיל יותר מבחינה אנרגטית, בשונה ובמנוגד לעופות נודדים אחרים שנוסקים לגובה רב ועושים את המסע ברום טיסה די קבוע תוך ניצול זרמים עולים של אוויר חם. סקירה שפורסמה החודש מסכמת את כלל המחקרים, הממצאים והתובנות שהופקו עד לפרסומה, ממעקבי הנדידה הטבעית וממעקבים שבוצעו קודם לכן במנהרות רוח אווירונאוטיות באירופה ובארה"ב. חשוב לציין שכל האווזים המשתתפים חזרו בריאים ושלמים, אם כי עייפים, למחוזות מחייתם.

המדענים העוסקים בתחום יודעים לתאר כיום את הכימיה, הביוכימיה, והפיזיולוגיה של הנשימה ואת מבנה התאים של שרירי הכנף, המקנים למערכות התעופה של האווזים מפוספסי הראש את היכולת להגיע להישגים מוטוריים יוצאי דופן בכל מובן בעולם החי, לקיים ולצלוח בצורה מופלאה את האתגר של הפעלה ממושכת של שרירי תנועה בשיא המאמץ בתוך תנאים קיצוניים של היפוקסייה (חוסר חמצן). הידע שנצבר מגיע עד לרמה של קרומי הריאות שמאפשרים מעבר יעיל במיוחד של חמצן זמין מהאוויר לנוזל הדם, לרמה של הגנים האחראים ליצירת מולקולות ההמוגלובין הייחודיות, בעלות הזיקה הגבוהה וההצמדה המוגברת ((Affinity לחמצן, לרמת החדירות הקפילרית, הגבוהה בצורה חריגה, של קרום הדופן בתאי השריר למולקולות חמצן מהדם, ועד לרמה של המבנה והמיקום הייחודי של המיטוכונדריות - אברוני התא המבצעים את חילוף החומרים והאחראים להפקה ולאספקה של אנרגיה בכמות ובקצב הנדרשים.

המחקרים ארוכי הטווח נתמכים וממומנים ע"י סוכנויות, מנהלות וגופים ממשלתיים עתירי משאבים כמו הקרן הלאומית למדע האמריקאית (NSF), נאס"א, ואחרים, שמאוזכרים בכל פרסומי העבודות והמחקרים. גורמים אלה חברו יחד כדי להפיק ממערכת טבעית אבולוציונית מוכחת את מרב היישומים היעילים והמועילים להישרדות, לתפקוד ולפעילות במשימות בתנאי סביבה קיצוניים.  התועלות מהאמור לעיל עבור הציבור הרחב נמצאות בתהליכי בירור, הסקה ופיתוח במכוני מחקר רפואי שמשולבים במחקר.
 

 

חוג הסילון

מאת: אופיר מרום

רובוט מפגין יכולת תאוצה מרשימה מתחת למים, כחיקוי לשיטת התנועה של תמנונים ודיונונים.

 רוב שוכני הים השייכים לקבוצות הסילוניות, כמו דיונונים ותמנונים, יכולים לנוע באמצעות מילוי גופם במים ושחרורם במהירות ליצירת סילון שדוחף אותם. שיטת הנעה זו השתמרה אצל הסילוניות במשך מאות מיליוני שנים, והיא מאפשרת להאיץ מתחת למים באופן שאין שני לו בעולם החי. לרוב בעלי חיים הימיים המהירים צורה הידרודינמית, הם דקים ואלגנטיים, והם נעים במים ע"י הזזת סנפירים ביעילות אנרגטית גבוהה. לעומת זאת, תנועה ע"י שימוש בסילון המים פחות יעילה מבחינה אנרגטית. ואכן, רוב סוגי הסילוניות לא משתמשים בשיטה זו  בדרך קבע כדי לנוע, והם מעדיפים ליצור דחף ע"י תנועה של הזרועות.  ואולם, כאשר יש צורך לבצע תמרון מהיר - בדרך כלל כדי לצוד טרף או לברוח מלהפוך לאחד כזה - שיטה זו הופכת ליעילה ביותר.
 
בניסיון לחקות את מנגנון ההנעה הזה, בנתה קבוצה של מדענים מאוניברסיטת סאות'המפטון והמכון טכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) רובוט דמוי תמנון -  בעל שלד שהודפס במדפסת תלת ממד, ללא חלקים נעים וללא התקן אחסון אנרגיה אחר חוץ ממעטפת חיצונית אלסטית דקה. הרובוט, שאורכו 30 ס"מ, ממלא עצמו במים עד להימתחות המעטפת החיצונית, ואז משחרר אותם במהירות דרך בסיסו  לקבלת  כוח דחף והאצה יוצאים מן הכלל. הדבר דומה למה שקורה כשמנפחים בלון ולאחר מכן משחררים אותו לטוס סביב החדר. שלד הרובוט עשוי פוליקרבונט, ומעוצב כך שמעטפת הרובוט, שבתחילה התנועה היא נפוחה ובעלת התנגדות, נשארת הדוקה לאחר שהתרוקנה ממים וכך הרובוט יכול לנוע ביעילות בתוך המים כשהסנפירים בבסיסו מאפשרים לו לשמור על מסלול ישר.
הניסיונות מראים שהרובוט מסוגל להאיץ עד עשרה אורכי גוף בפחות משנייה. בבדיקות המעבדה האחרונות, הצליח הרובוט להאיץ ק"ג אחד של מטען עד למהירות של כ-10 קמ"ש בפחות משניה! הדבר דומה למכונית מיני-קופר עם מטען של 350 ק"ג המאיצה ממנוחה ל-100 קמ"ש בשנייה אחת - מתחת למים! ביצועים אלה חסרי תקדים עבור כלי רכב תת-ימי. ד"ר גבריאל ווימוט' (Gabriel Weymouth), חוקר בכיר בפרויקט אומר: "כלי שיט תת-ימיים נועדו להיות יעילים ככל האפשר, אך למעט טילי טורפדו, שמשתמשים בכמות עצומה של אנרגיה, אף אחד מכלי השיט האלה לא הצליח להשיג מהירות של יותר מאורך גוף אחד לשנייה, או תאוצה דומה, למרות מורכבות מכאנית משמעותית. גופים קשיחים תמיד מפסידים אנרגיה למים שמסביבם, אבל מצאנו שלמעשה ההתכווצות המהירה של גוף הרובוט משתמשת במים לצבור עוד אנרגיה להנעה".
החוקרים מעריכים שהגדלת ממדיו של הרובוט ישפרו את ביצועיו, ויאפשרו ליישם את תוצאות המחקר בפיתוח של כלי שיט תת-ימיים חדשים, שאולי בעתיד ישתוו במהירות, ביכולת התמרון וביעילות למקורות ההשראה שלהם מעולם החי.