מאת: שוקי רביב
עריכה: יעל הלפמן כהן
לאחרונה, במהלך ביקור בקוריאה, כשהסתובבתי באחד הפארקים היפים שבסיאול, לא יכולתי להתעלם מהשירה הרועשת, הכמעט מחשמלת, שמילאה את האוויר. זה היה סאונד טבעי, עוצמתי ומהפנט.
כשהבטתי סביב כדי לאתר את מקור הרעש, עיני נפלו על אחד העצים. שם, צמודות לגזע, היו שתי מעטפות חומות, שקופות למחצה, שתחילה חשבתי שהן סוג של חיפושיות מתות. רק לאחר בדיקה קרובה יותר הבנתי את טעותי: אלו היו שלדים, או ליתר דיוק, שלדי-חוץ (Exoskeletons) נטושים של ציקדות. בכל שלד כזה, היה חור ברור דרכו היצור הבוגר יצא לאוויר העולם, משאיר מאחוריו את "חליפת הילדות" שלו. המחזה הזה, המעבר הדרמטי מחיים תת-קרקעיים לחיים מעופפים, הוביל אותי לחקור ולקבל השראה מהמין המיוחד הזה.
בתמונה: הממצא על העץ
לציקדה מחזור חיים ייחודי. היא מתחילה את חייה מתחת לאדמה כזחל (נימפה). שם היא יכולה לחיות פרק זמן ארוך במיוחד, כשהיא ניזונה ממוהל שורשי העצים. ישנם מינים המגיחים מהאדמה במחזורים קבועים של 13 או 17 שנים – מספרים ראשוניים שמהווים אסטרטגיה הישרדותית מבריקה כנגד טורפים. לאחר פרק הזמן הארוך הזה, הזחל יוצא מהאדמה, מטפס על גזע עץ או על צמח, ומתחיל את תהליך ההתנשלות של השלד החיצוני הישן כדי להפוך לציקדה בוגרת מכונפת. הבוגרים חיים רק מספר שבועות, המוקדשים אך ורק לרבייה.
ביו–מימטיקה בהשראת הציקדה
תכונות פיזיקליות ייחודיות של גוף הציקדה הפכו אותה למודל מחקר מרתק בתחום הביו-מימטיקה.
כנפיים אנטי-בקטריאליות (Bactericidal Wings). ברמת הננו כנפי הציקדה מכוסים עמודים זעירים, חדים ובגובה אחיד. כאשר חיידק נוחת על הכנף, הננו-עמודים הללו למעשה קורעים את ממברנת התא של החיידק באופן מכני, ללא צורך בחומרים כימיים. העיקרון הזה מעורר השראה לפיתוח משטחים אנטי-בקטריאליים לבתי חולים, ציוד רפואי, או אריזות מזון. במקום להסתמך על כימיקלים או אנטיביוטיקה, ניתן ליצור משטחים בעלי טופוגרפיה דומה שתהרוג חיידקים במגע.
הפקת קול יעילה
השירה המפורסמת של הציקדה נוצרת על ידי איבר מיוחד הנקרא טימבל (Tymbal) . זהו מבנה קרומי קשיח הנמצא בבסיס הבטן של החרק. שרירים מיוחדים מכווצים ומרפים את הטימבל במהירות גבוהה, מה שגורם לו לרטוט ולהפיק צליל רם. הבנת המכניקה שבה הציקדה מייצרת קול חזק תוך שימוש במבנה קומפקטי וקל משקל, יכולה לתת השראה לפיתוח מיקרו-רמקולים או משדרים אקוסטיים קטנים במיוחד, אולטרה-יעילים וקלי משקל, שיכולים לשמש במכשירים אלקטרוניים זעירים, רחפנים או בציוד צבאי.
חיישני תנועה ורעידות
הציקדה קולטת רעידות מהאדמה באמצעות רגליה כדי לזהות טורפים או את בני זוגה (בשלב הנימפה). מערכת החישה הזו יעילה ורגישה ביותר. פיתוח עתידי פוטנציאלי הוא חיישנים רגישים במיוחד לניטור פעילות ססמית.
אסטרטגיית המספר הראשוני (13/17 שנה)
מחזור החיים של הציקדה המחזורית, המבוסס על מספרים ראשוניים, הוא שיעור מבריק בתורת המשחקים האבולוציונית. הגיחה במחזור ראשוני מקשה על טורפים לבסס מחזור חיים מסונכרן ויעיל מספיק כדי לטרוף אותן. ניתן ליישם את "אסטרטגיית המספר הראשוני" בתכנון מערכות אבטחה כדי למזער את הסיכוי להתאמה בין פעולת המערכת לניסיונות הפריצה.
לסיכום, צאו אל החורש בקיץ ותזכו כמוני בקונצרט חינם של קולות שיזכירו לכם, תזכורת חיה, לכך שהפתרונות ההנדסיים המתוחכמים ביותר כבר נמצאים בטבע.
ההשראה מהציקדות לא נעצרת בעולם ההנדסה. הסרטון המצורף בקישור מסקר קונצרט שנערך יחד עם הציקדות. ב- 2024 שני מינים שונים של ציקדות, החיים מחזורי חיים של 13 ו- 17 הגיחו באותו זמן מהאדמה, אירוע שקורה כל 221 שנה, והתרחש לאחרונה ב- 1803. לרגל האירוע נוגנו יצירות המותאמות לקולות ולמקצבים השונים.
