راز یخ‌نزدن خزهای خرس قطبی راهی برای ساخت پوشش‌های ضدیخ جدید است

خرس‌های قطبی برای زنده‌ماندن در محیط یخبندان شمالگان به سازگاری‌های ویژه‌ای نیاز دارند. به نظر می‌رسد یکی از بزرگترین رازهای بقای آن‌ها داشتن خز چرب است؛ بدین صورت که سبوم یا چربی طبیعی موجود در موهای این حیوانات، چسبیدن یخ به آن‌ها را بسیار دشوار می‌کند. این یافته می‌تواند به دانشمندان در ساخت پوشش‌های ضدیخ جدید برای پارچه‌های مقاوم‌تر، چوب اسکی، اسنوبورد و بسیاری از کاربردهای دیگر کمک کند.

به گزارش زومیت، خرس‌های قطبی یک لایه چربی ضخیم در زیر دو لایه خز دارند که در به‌دام‌انداختن گرمای داخلی بدن به آن‌ها کمک می‌کند. به گفته‌ی سازمان زیست‌محیطی خرس‌های قطبی بین‌المللی، این لایه‌ها خرس‌ها را چنان گرم نگه می‌دارند که نرهای بالغ هنگام دویدن، به‌سرعت دچار گرمای بیش‌از‌حد می‌شوند. با وجود اینکه خرس‌ها تقریباً تمام وقت خود را در آب سرد یخ‌زده می‌گذرانند، یخ روی خز آن‌ها جمع نمی‌شود.

محققان برای بررسی چگونگی یخ‌نزدن خز خرس قطبی نمونه‌هایی از موی ۶ خرس قطبی وحشی را در طبیعت جمع‌آوری کردند. آن‌ها قدرت چسبندگی یخ را اندازه گرفتند تا متوجه شوند که چقدر می‌تواند به خز بچسبد. سپس، خاصیت آب‌گریزی خز را که تعیین می‌کند آب قبل از یخ‌زدن چگونه از سطح دفع می‌شود، مورد بررسی قرار دادند.

 محققان در نهایت، زمان تاخیر در انجماد یا مدت زمانی را که طول می‌کشد تا یک قطره آب در دماهای خاص روی سطحی خاص یخ بزند، تحلیل کردند. محققان سپس عملکرد موی خرس قطبی را با موی انسان و دو نوع پوشش چوب اسکی مقایسه کردند.

 خز عایق خرس قطبی در تصویربرداری حرارتی فروسرخ نشان داده شده است.

جولیان کارولان، یکی از نویسندگان مطالعه و دانشجوی دکترا در کالج ترینیتی، گفت: «سبوم به‌سرعت به‌عنوان عامل کلیدی در خاصیت ضدیخ برجسته شد، زیرا وقتی خز شسته شد، میزان چسبندگی یخ به‌طور قابل‌توجهی افزایش یافت.» او گفت که خز چرب و نشسته‌ی خرس‌های قطبی، چسبندگی یخ را بسیار کاهش می‌داد، اما زمانی که شسته شد و چربی آن حذف گردید، عملکرد آن تقریباً مشابه موی انسان شد که یخ به‌راحتی به آن می‌چسبد.

فرمول طبیعی برای مقابله با یخ

پژوهشگران پس از شناسایی چربی موجود در خز به‌عنوان عامل اصلی دفع یخ، ترکیبات شیمیایی دقیق سبوم را بررسی کردند. آن‌ها دریافتند که این ترکیب شامل کلسترول، دی‌اسیل گلیسرول و اسیدهای چرب است و این ترکیب خاص باعث می‌شود که یخ نتواند به‌راحتی به خز بچسبد.

نبود اسکوالن همچنین نشان می‌دهد که سایر حیوانات قطبی نیز روش‌های متفاوتی برای مقابله با یخ دارند. به‌عنوان مثال، ساختار پرهای پنگوئن‌های جنتو (Gentoo Penguin) بدون نیاز به چربی، از یخ‌زدگی جلوگیری می‌کند.

چربی، ابزاری برای شکار

چربی پوست خرس قطبی نه‌تنها به این حیوانات کمک می‌کند تا خز خود را از یخ پاک نگه دارند، بلکه به توضیح بیشتر در مورد استراتژی‌های شکار خرس‌های قطبی و جمعیت‌های بومی اینوئیت (مردمان بومی کانادا و گرینلند) کمک می‌کند. خرس‌های قطبی از روش «شکار بی‌حرکت» استفاده می‌کنند؛ بدین صورت که کنار حفره‌های تنفسی یخ می‌خوابند و منتظر می‌مانند تا فک‌ها برای تنفس سر از آب بیرون بیاورند.

خرس‌های قطبی منتظر بیرون‌آمدن فوک‌ها می‌مانند (تصویر کاور) و هنگامی که لحظه‌ی مناسب فرا برسد، خرس بی‌صدا با استفاده از پنجه‌های عقب خود به داخل آب می‌لغزد تا طعمه خود را تعقیب کند. چربی طبیعی موجود در خز آن‌ها چسبندگی یخ را کاهش می‌دهد و حرکات آن‌ها را آرام‌تر و کارآمدتر می‌کند.

مردمان اینوئیت همچنین تکنیک‌های شکاری را ساخته‌اند که از خرس‌های قطبی الهام می‌گیرد. روش‌های سنتی تهیه خز آن‌ها به حفظ روغن‌های طبیعی خز کمک می‌کند و باعث کاهش صدا در هنگام حرکت روی یخ می‌شود. به‌عنوان‌مثال، آن‌ها گاهی پایه‌های چهارپایه‌های مخصوص شکار را با خز خرس قطبی می‌پوشانند تا هنگام حرکت روی یخ صدای کمتری ایجاد شود. برخی از شکارچیان اینوئیت نیز شلوارهایی از خز خرس قطبی می‌پوشند تا تماس بدنشان با یخ، کاملاً بی‌صدا باشد.

مطالعه‌ی ویژگی‌های منحصربه‌فرد خز خرس‌های قطبی علاوه بر درک استراتژی‌های بقا‌ی این حیوانات، می‌تواند به ساخت مواد جدید، پایدارتر و ایمن‌تری برای جلوگیری از تجمع یخ کمک کند. این تحقیقات ممکن است جایگزین‌هایی پایدار برای مواد شیمیایی مضر مانند PFAS فراهم کند که تاکنون به‌عنوان پوشش‌های ضدیخ استفاده می‌شده‌اند.

مطالعه در مجله‌ی Science Advances منتشر شده است.