What Do Insects Do When Nature Calls? | Saad Bhamla | TED

المترجم: gaith Takrity المدقّق: Mohamed Salem

I love bugs.

أنا أحب الحشرات.

I think of them as nature’s tiny engineers

أعتبرهم مهندسين الطبيعة الصغار

because they come up with the most extraordinary and incredible solutions

لأنهم يأتون بأكثر الحلول الغير عادية والرائعة

to life’s problems.

لمشاكل الحياة.

And I just love observing them

وأنا أحب مراقبتهم

because they're so full of surprises and curiosities.

لأنهم مليئين بالمفاجآت والفضول.

During my career, I studied spiders that use their webs as a slingshot

خلال مسيرتي، درست العناكب الذين يستخدمون شبكاتهم كمقلاع

to capture prey deep in the Amazon rainforest,

لالتقاط الفريسة في أعماق غابات الأمازون المطيرة،

worms that tangle up with each other

الديدان التي تتشابك مع بعضها البعض

and form knots to form these shape-shifting blobs

وتشكل عقدة لتشكيل هذه النقط المتغيرة

to survive in harsh environments such as sewers and caves,

للنجاة في البيئات القاسية مثل المجاري والكهوف،

and tiny aquatic beetles that bring their own scuba gear when they dive,

والخنافس المائية الصغيرة التي تجلب معدات الغوص عند الغوص،

on their butts.

على مؤخراتهم.

But today, I'm going to tell you a story

لكن اليوم سأحكي قصة

about one of nature's most extraordinary engineers

حول أحد مهندسين الطبيعة الغير عاديين

that pushes the limits of fluid mechanics and bioengineering

الذي يتخطى حدود ميكانيكا الموائع والهندسة الحيوية

and, arguably, solves their number one problem --

ويمكن القول أنه يحل مشكلتهم الأولى

how insects pee.

كيف تتبول الحشرات.

A few years ago, my student, Elio Challita, and I

منذ عدة سنوات، أنا وتلميذي إليو شاليتا

observed this tiny insect having a private moment

لاحظنا هذه الحشرة الصغيرة تحصل على لحظة خاصة

in our own backyards in Atlanta,

في ساحاتنا الخلفية في أتلانتا،

and we couldn't believe our eyes.

ولم نصدق أعيننا.

This insect was peeing for hours,

كانت هذه الحشرة تتبول لساعات

and it was so quick we could barely see it.

وكان الأمر سريعًا جدًا بالكاد يمكننا رؤيته.

And we were blown away -- we had never seen anything like this.

وقد اندهشنا -- لم نر شيئًا كهذا من قبل.

We had never seen an insect pee.

لم نشهد قط تبول حشرة.

So today, I'm going to tell you how insects pee,

لذا سأخبركم اليوم كيف تتبول الحشرات،

why they pee so much and in this way,

لماذا يتبولون كثيرا وبهذه الطريقة،

and finally, why you should care about insect pee.

وأخيرًا، لماذا يجب أن تهتم بتبول الحشرات.

(Laughter)

(ضحك)

So sit back and relax -- you're in for a treat.

لذا إجلسوا وإسترخوا ---- انت في رحلة.

(Laughter and applause)

(ضحك وتصفيق)

(Laughs) So one of the first things we had to discuss

(يضحك) إذن أحد الأشياء الأولى التي كان علينا أن نناقشها

is "Wait a second -- insects pee?"

هي “انتظر ثانية -- الحشرات تتبول؟”

And it turns out that almost all insects pee,

واتضح أن كل الحشرات تقريبًا تتبول،

in one form or another.

بشكل أو بآخر.

It's a closed system -- what goes in must come out.

إنه نظام مغلق -- ما يجري بالداخل في يجب أن يخرج.

But the protagonist of today's story, Homalodisca vitripennis,

لكن بطل قصة اليوم، هومولاديسكا فيتريبينيس،

or a glassy-winged sharpshooter --

أو قناص ذو الأجنحة الزجاجية --

isn't it gorgeous?

أليس ذلك رائعًا؟

You can see where it gets its name from, it's got these transparent wings.

يمكنك أن ترى من أين حصلت على اسمها، لديها هذه الأجنحة الشفافة.

This insect specializes in feeding on xylem fluid from plants.

هذه الحشرة متخصصة في التغذية على سائل نسيج الخشب من النباتات.

It’s a sapsucker.

إنها عصارة.

But I think of it as a plant's mosquito.

لكني أفكر في الأمر على أنه بعوضة نبات.

And just after a mosquito sucks your blood,

وبعد أن تمتص البعوضة دمك مباشرة،

it leaves behind a parting gift --

تترك وراءها هدية الرحيل--

so do these sharpshooters

وكذلك يفعل هؤلاء القناصة

that spread bacteria into these plants,

التي تنشر البكتيريا في هذه النباتات،

and it causes devastating and deadly diseases in plants,

وتسبب الأمراض القاتلة في النباتات،

killing them.

وتقتلهم.

This is a huge problem in agriculture, including here in California,

هذه مشكلة كبيرة في الزراعة، بما في ذلك هنا في ولاية كاليفورنيا،

where it caused millions of dollars in damage to vineyards.

حيث تسببت ملايين الدولارات من إتلاف مزارع الكروم.

And you can appreciate what they lack in size,

ويمكنك أن تقدر ما يفتقرون إليه في الحجم،

they make up in numbers.

يعوضونه بالعدد.

This is what millions of insects feeding and peeing looks like.

هذا ما يبدو عليه ملايين الحشرات عند التغذية والتبول.

If only this woman knew where that water was coming from.

لو عرفت هذه المرأة من أين أتت تلك المياه.

(Laughter)

(ضحك)

Now, don't worry, this insect's pee is just water.

الآن، لا تقلق، بول هذه الحشرة هو مجرد ماء.

And so for the first time, I'm going to show you this behavior,

وهكذا للمرة الأولى، سأريكم هذا السلوك،

slowed down with our high-speed cameras,

تباطأت مع كاميراتنا عالية السرعة،

and this is what we discovered.

وهذا ما اكتشفناه.

We realized that this insect forms a droplet of pee,

أدركنا أن هذه الحشرة تشكل قطرة من البول،

and then it flings them at extreme accelerations,

ومن ثم تقذفهم بتسارع شديد،

of 40 g-forces.

بقوة 40 غرام.

That's 40 times faster than the sprint of a cheetah.

هذا 40 مرة أسرع من العدو السريع للفهد.

These insects are really packing a punch from their butts.

هذه الحشرات حقاً يحزمون لكمة من مؤخراتهم.

And we wanted to under-- (Laughs)

وأردنا أن---- (يضحك)

We wanted to take a closer look at this flicker,

أردنا أن نأخذ نظرة فاحصة على هذا الوميض،

so we put this insect and took a look under a microscope at its business end,

لذلك وضعنا هذه الحشرة وألقينا نظرة تحت المجهر في نهاية عملها،

and this beautiful structure has a scientific name:

وهذا الهيكل الجميل له اسم علمي:

it's called a butt flicker.

انه يسمى بعقب وميض.

(Laughter)

(ضحك)

And this is what we discovered.

وهذا ما اكتشفناه.

We realized that this insect had evolved springs and latches,

أدركنا أن هذه الحشرة طورت الينابيع والمزالج،

just like a catapult, so that it could efficiently hurl its droplets of pee,

تمامًا مثل المنجنيق، حتى تتمكن من أن تقذف قطرات البول بكفاءة،

repeatedly, at these high accelerations.

مرارًا وتكرارًا، عند هذه التسارعات العالية.

Now, we wanted to measure the speed at which this flicker was moving,

الآن، أردنا قياس السرعة الذي كان يتحرك فيه هذا الوميض،

and the droplets,

والقطرات،

so we measured the speed of both the droplets and the flicker.

لذلك قمنا بقياس سرعة كل من القطرات والوميض.

And this is where we made a puzzling observation.

وهذا هو المكان الذي قمنا فيه بملاحظة محيرة.

The speed of the droplets in the air was faster than the flicker.

سرعة القطرات في الهواء كان أسرع من الوميض.

So if you take a ratio of that, we were expecting it to be 100 percent,

لذلك إذا أخذت نسبة من ذلك، كنا نتوقع أن تصل إلى مئة بالمائة،

but turns out that the speed of the droplets

ولكن تبين أن سرعة القطرات

are about 150 to 200 [percent] faster than the flicker itself.

تكون أسرع بحوالي 150 إلى 200 [بالمائة] من الوميض نفسه.

This is why this is counterintuitive:

هذا هو السبب في أن هذا غير بديهي:

imagine a Yankees baseball player throwing a ball at 100 miles an hour.

تخيل لاعب بيسبول يانكيز رمي الكرة بسرعة 100 ميل في الساعة.

At some point during that throw,

في مرحلة ما خلال تلك الرمية،

their hands and fingers are moving at 100 miles an hour.

تتحرك أيديهم وأصابعهم بسرعة 100 ميل في الساعة.

Say an amateur ballplayer throws a ball at 50 miles an hour,

تخيل لاعب كرة هاوٍ يرمي الكرة بسرعة 50 ميلاً في الساعة،

and if you measure the speed of the ball

وإذا قمت بقياس سرعة الكرة

and it's 100 miles an hour in midair,

وهي 100 ميل في الساعة في الجو،

we’d be surprised -- where would that extra speed come from, right?

سوف نتفاجأ -- من أين هذه السرعة الزائدة تأتي، أليس كذلك؟

This is exactly what these insects are doing.

هذا بالضبط ما تفعله هذه الحشرات.

So to solve this puzzle, we went back and looked at our videos.

لحل هذا اللغز، عدنا ونظرنا إلى مقاطع الفيديو الخاصة بنا.

And we’ll play this a couple of times --

وسنعيد هذا عدة مرات --

see if you can figure this out.

لمعرفة ما إذا كان يمكنك معرفة ذلك.

Did you catch it?

هل لاحظتوا؟

Let me grab a frame.

اسمحوا لي أن أضع إطار.

We realized that unlike a baseball that’s rigid ...

أدركنا على عكس لعبة البيسبول الجامدة ...

due to surface tension, these tiny droplets are squishy,

بسبب التوتر السطحي، فهذه القطرات الصغيرة اسفنجية،

and we had an “aha” moment.

وكان لدينا لحظة "آها".

We were wondering if this insect is storing energy

كنا نتساءل عما إذا كانت هذه الحشرة تخزن الطاقة

due to the surface tension just before launch.

بسبب التوتر السطحي قبل الإطلاق.

And to test this, we did, naturally, what any of us would do --

ولاختبار ذلك، أجرينا، بطبيعة الحال، ماذا سيفعل أي منا --

we converted our kitchen tables into a lab to test this.

قمنا بتحويل طاولات مطبخنا في المختبر لاختبار هذا.

So now, we're going to place droplets on a speaker,

والآن، سنضع قطرات على مكبر الصوت،

to squish them at high speeds,

لسحقهم بسرعات عالية،

and this is what we discovered.

وهذا ما اكتشفناه.

We realized that water that flows in our faucets like a liquid,

أدركنا أن الماء يتدفق في صنابيرنا كالسائل،

at these tiny scales, due to surface tension,

في هذه المقاييس الصغيرة، بسبب التوتر السطحي،

with the right timing, can get a kick, store energy,

بالتوقيت المناسب، يمكن الحصول على ركلة، تخزين الطاقة،

and if you time it just right,

وإذا كان الوقت مناسبًا تمامًا،

you can launch these off at extremely high speeds,

يمكنك تشغيلها بسرعات عالية للغاية،

just like a child on a trampoline.

تمامًا مثل طفل على الترامبولين.

And to test this idea of timing, we even built a catapult.

ولاختبار فكرة التوقيت هذه، بنينا منجنيق.

Our should I say a "cata-pee"?

يجب أن أقول "كاتا بول"؟

(Laughter)

(ضحك)

And it reinforced this idea: too slow, the droplets don’t go off,

وعززت هذه الفكرة: اذا كانت بطيئة جدًا، لا تندفع القطرات،

and then if you move at the right speed, you've flung this.

ثم إذا انتقلت بالسرعة المناسبة، فستندفع.

So I've told you today

لذلك أخبرتكم اليوم

how these insects use this catapulting structure

كيف تستخدم هذه الحشرات هذا الهيكل المنجنيقي

to store energy and surface tension

لتخزين الطاقة والتوتر السطحي

and throw these droplets at record-breaking speeds

ورمي هذه القطرات بسرعات قياسية

to be, really, number one ...

لتكون حقًا، رقم واحد ...

at number one.

في المركز الأول.

(Laughs) But why have these insects evolved this remarkable ability?

(يضحك) ولكن لماذا طورت هذه الحشرات هذه القدرة الرائعة؟

And there are two reasons for this.

هناك سببان لذلك.

Number one is they are on a zero-calorie diet.

رقم واحد هم على نظام غذائي خالٍ من السعرات الحرارية.

These tiny bugs are feeding from the xylem fluid

هذه الحشرات الصغيرة تتغذى من سائل نسيج الخشب

that comes up through the roots, through the soil,

الذي يأتي من الجذور، من خلال التربة،

and goes to the rest of the plant.

ويذهب إلى باقي أجزاء النبات.

It's very, very poor in nutrients --

فقيرة جدًا بالمغذيات --

it's just water and some minerals.

مجرد ماء وبعض المعادن.

This is unlike the phloem fluid, which is rich in sugar,

هذا على عكس سائل اللحاء، وهو غني بالسكر،

coming through photosynthesis at the leaves

من خلال عملية التمثيل الضوئي على الأوراق

and going through the rest of the plant.

والاطلاع على باقي أجزاء النبات.

This is akin to a human

هذا أقرب إلى إنسان

purely sustaining themselves on a diet of diet lemonade.

يحافظ على نفسه من خلال نظام غذائي من عصير الليمون.

Very low energy source --

مصدر طاقة منخفض للغاية --

you'd have to constantly drink, but you'd have to constantly pee as well.

عليك أن تشرب باستمرار، ولكنك ستضطر إلى التبول باستمرار أيضًا.

This still doesn't explain why these insects pee in droplets,

هذا ما زال لا يفسر لماذا هذه الحشرات تتبول في قطرات؟

and not in jets, like you and I would,

وليس في تدفق، مثلك ومثلي،

if you were to take a bio break.

إذا كنت ستأخذ استراحة بيولوجية.

Let's take a look at cicadas.

دعونا نلقي نظرة على السيكادا.

These are the cousins of these sharpshooters.

هؤلاء هم أبناء العم هؤلاء القناصين.

They're also xylem fluid feeders ...

إنهم أيضًا متغذيات سائل من نسيج الخشب ...

and they pee in jets.

ويتبولون في دفقات.

(Laughter)

(ضحك)

I love this video.

انا احب هذا الفيديو.

This shows cicadas doing two of their favorite things

يدل على عمل السيكادا اثنين من الأشياء المفضلة لديهم

when they come out of hibernation --

عندما يخرجون من السبات --

singing at the top of their lungs and peeing in the wind.

الغناء بأعلى رئتيهم والتبول في مهب الريح.

(Laughter)

(ضحك)

And the second reason why these insects pee in droplets is size --

والسبب الثاني لماذا هذه الحشرات تتبول في القطرات هو الحجم

these things are tiny, they're smaller than my pinky.

هذه الأشياء صغيرة، إنها أصغر من الخنصر.

In fact, the surface tension that enables them to store energy

في الواقع، التوتر السطحي يمكنهم من تخزين الطاقة

in these droplets to launch

في هذه القطيرات للإطلاق

is actually an impediment,

هو في الواقع عائق،

because gravity doesn't matter,

لأن الجاذبية لا تهم

and surface tension sticks these droplets to their bodies.

والتوتر السطحي يعلق هذه القطرات على أجسادهم.

So they actually have to flick these droplets away --

لذلك عليهم في الواقع نفض هذه القطرات بعيداً

it's actually very difficult for these tiny bugs to pee.

في الواقع التبول صعب للغاية لهذه الحشرات الصغيرة.

And that's why I just love studying bugs.

وهذا هو السبب في أنني أحب دراسة الحشرات فقط.

This tiny engineer has figured out how to survive on barely just water

اكتشف هذا المهندس الصغير كيف تعيش على الماء بالكاد

through the xylem fluid.

من خلال سائل نسيج الخشب.

And it’s figured out to do so, it has to drink a lot,

وتوصل للقيام بذلك، عليه أن تشرب كثيراً،

and pee a lot.

ويتبول كثيرًا.

In that sense, it's not so different from other engineers I know

بهذا المعنى، لا يختلف كثيرًا عن المهندسين الآخرين الذين أعرفهم

on a Friday night at a bar.

ليلة الجمعة في حانة.

(Laughter)

(ضحك)

But to do so,

لكن للقيام بذلك،

it’s figured out it had to evolve this catapulting structure

وجب أن يطور هذا الهيكل المنجنيقي

and fling these droplets at high speeds.

ويقذف هذه القطرات بسرعات عالية.

And that’s why I always tell my students when we explore new bugs,

ولهذا السبب أخبر طلابي دائمًا عندما نستكشف أخطاء جديدة،

"It's not a bug, it's a feature."

"ليست علة، ولها ميزة."

(Laughter)

(ضحك)

(Applause)

(تصفيق)

OK, so why should you care about insect pee,

حسنًا، فلماذا يجب أن تهتم بتبول الحشرات،

and what’s the practical application of this work?

وما هو التطبيق العملي لذلك؟

Maybe, maybe one day,

ربما، ربما في يوم من الأيام،

these ideas, these principles could help us design

هذه الأفكار، هذه المبادئ يمكن أن تساعدنا في تصميم

more efficient water-ejector systems

أنظمة قاذفة للماء أكثر كفاءة

for our smartphones, our watches and hearing aids.

لهواتفنا الذكية، وساعاتنا والمعينات السمعية.

But I have to be honest,

لكن يجب أن أكون صادقًا،

that's not really why I've obsessed over insect pee

هذا ليس حقًا لماذا أنا مهووس بتبول الحشرات

for the last four years.

خلال السنوات الأربع الماضية.

I do this because when I share my work with kids,

أفعل هذا لأنني عندما أشارك عملي مع الأطفال،

it ignites their curiosity.

يشعل فضولهم.

When I talk about insect pee, it makes their eyes light up.

عندما أتحدث عن تبول الحشرات، يجعل عيونهم تضيء.

They laugh, they run around in their backyards,

يضحكون، يركضون في ساحاتهم الخلفية،

looking at bugs and asking questions.

للنظر في الحشرات وطرح الأسئلة.

It reminds them and us that we can discover marvelous in the mundane,

إنه يذكرهم ويذكرنا أننا نستطيع اكتشاف روائع في الدنيا،

even in our own backyards.

حتى في ساحاتنا الخلفية.

We just have to look closely.

علينا فقط أن ننظر عن كثب.

Thank you so much.

شكراً جزيلاً.

(Cheers and applause)

(هتاف وتصفيق)

I've got to go pee.

يجب أن أذهب للتبول.