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

Translator: Mohammad Badsar Reviewer: sadegh vn

I love bugs.

من عاشق حشرات هستم.

I think of them as nature’s tiny engineers

من به آنها بعنوان مهندسان کوچک طبیعت می‌نگرم

because they come up with the most extraordinary and incredible solutions

زیرا فوق‌العاده‌ترین و باورنکردنی‌ترین راه‌حل‌ها را در برابر مشکلات حیات

to life’s problems.

عرضه می‌کنند.

And I just love observing them

و من از تماشای آنها لذت می‌برم

because they're so full of surprises and curiosities.

زیرا پر هستند از شگفتی و کنجکاوی.

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

طی فعالیت حرفه‌ای، عنکبوت‌هایی را مطالعه کرده‌ام که از تارهای‌شان بعنوان قلاب سنگ

to capture prey deep in the Amazon rainforest,

استفاده می‌کنند تا شکار را در اعماق جنگل آمازون بگیرند،

worms that tangle up with each other

کرم‌هایی که در یکدیگر می‌پیچند

and form knots to form these shape-shifting blobs

و گره‌هایی را می‌سازند به شکل این گلوله‌های متغیر

to survive in harsh environments such as sewers and caves,

تا در شرایط محیطی سخت مثل فاضلاب‌ها و غارها زنده بمانند،

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

و این سوسک‌های آبی کوچک که وقتی از عقب در آب شیرجه می‌زنند

on their butts.

لباس غواصی خودشان را می‌آورند.

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

اما امروز می‌خواهم داستانی به شما بگویم

about one of nature's most extraordinary engineers

در مورد یکی از فوق‌العاده‌ترین مهندسان طبیعت

that pushes the limits of fluid mechanics and bioengineering

که مرزهای مکانیک سیالات و بیومهندسی را جابه‌جا می‌کند

and, arguably, solves their number one problem --

و مسئله شماره یک آنها را حل می‌کند --

how insects pee.

حشرات چگونه ادرار می‌کنند.

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

چند سال قبل من و دانشجویم الیو چالیتا

observed this tiny insect having a private moment

این حشره کوچک را مشاهده کردیم که در حیات پشتی ما

in our own backyards in Atlanta,

در آتلانتا با خودش خلوت کرده بود،

and we couldn't believe our eyes.

چیزی که دیدیم قابل باور نبود.

This insect was peeing for hours,

این حشره ساعت‌ها در حال ادرار بود،

and it was so quick we could barely see it.

و اینقدر سربع بود که به سختی دیده می‌شد.

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

هیجان‌زده شده بودیم -- هرگز چنین چیزی ندیده بودیم.

We had never seen an insect pee.

هرگز ادرار کردن یک حشره را

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

ندیده بودیم. پس امروز می‌خواهم بگویم حشرات چگونه ادرار می‌کنند،

why they pee so much and in this way,

حشرات چرا اینقدر و به این طریق ادرار می‌کنند،

and finally, why you should care about insect pee.

و در نهایت چرا باید ادرار حشرات برایمان مهم باشد.

(Laughter)

(خنده)

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

پس تکیه بزنید و راحت باشید -- از این لحظات لذت ببرید.

(Laughter and applause)

(خنده و تشویق)

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

(خنده) خوب یکی از اولین چیزهایی که باید بحث کنیم

is "Wait a second -- insects pee?"

«یک لحظه صبر کنید -- ادرار حشره؟»

And it turns out that almost all insects pee,

و مشخص شد که همه حشرات به یک شکل

in one form or another.

یا شکل خاص ادرار می‌کنند.

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

یک سیستم بسته است -- هر چیزی که وارد می‌شود باید خارج شود.

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

اما نقش اول داستان امروز، هومالودیسکا ویتریپنیس،

or a glassy-winged sharpshooter --

یا تیرزن بال شیشه‌ای-

isn't it gorgeous?

شگفت‌انگیز نیست؟

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

می‌توانید ببینید چرا چنین اسمی دارد، این بال‌های شفاف را دارد.

This insect specializes in feeding on xylem fluid from plants.

این حشره در تغذیه از مایع بافت چوبی گیاهان تخصص دارد.

It’s a sapsucker.

یک شیره‌خوار است.

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

اما من آن را پشه گیاه تصور می‌کنم.

And just after a mosquito sucks your blood,

و درست پس از اینکه یک پشه خون شما را می‌مکد،

it leaves behind a parting gift --

یک یادگاری به جا می‌گذارد --

so do these sharpshooters

این تیرزن‌هاهم اینگونه‌اند

that spread bacteria into these plants,

و باکتری‌ها را درون این گیاهان پخش می‌کنند،

and it causes devastating and deadly diseases in plants,

و موجب بیماری‌های مخرب و کشنده‌ای در گیاهان می‌شوند،

killing them.

که آنها را می‌کشد.

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

این مشکل عظیمی در کشاورزی است من جمله همین جا در کالیفرنیا،

where it caused millions of dollars in damage to vineyards.

که باعث خسارت میلیون‌ها دلاری به تاکستان‌ها می‌شود.

And you can appreciate what they lack in size,

و می‌توانیم ببینیم تعدادشان کم نیست،

they make up in numbers.

در گروه‌های زیادی هستند.

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

این چیزی است که از خوردن و ادرار کردن حشرات به جا می‌ماند.

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

چه می‌شد اگر این زن می‌دانست این آب از کجا آمده است.

(Laughter)

(خنده)

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

خوب نگران نباشید، ادرار این حشره فقط آب است.

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

و الان برای اولین بار می‌خواهم این رفتار را به شما نشان دهم،

slowed down with our high-speed cameras,

که با دوربین سرعت‌بالای ما کند شده است،

and this is what we discovered.

و این چیزی است که ما کشف کردیم.

We realized that this insect forms a droplet of pee,

ما فهمیدیم که این حشره قطره‌ای از ادرار شکل می‌دهد،

and then it flings them at extreme accelerations,

سپس با شتاب بسیار بالای ۴۰ جی (چهل برابر شتاب گرانشی)

of 40 g-forces.

آنها را پرتاب می‌کند.

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

این ۴۰ برابر سریع‌تر از سرعت چیتاست.

These insects are really packing a punch from their butts.

این حشرات واقعاً مشتی از مقعدشان را گره می‌کنند.

And we wanted to under-- (Laughs)

و خواستیم پایین‌تر برویم -- (خنده)

We wanted to take a closer look at this flicker,

خواستیم نگاه نزدیکتری به این پرتاب سریع اندازیم،

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

پس این حشره را گذاشتیم و زیر میکروسکوپ به ساختار انتهایی آن نگاه کردیم،

and this beautiful structure has a scientific name:

و این ساختار زیبا یک نام علمی دارد:

it's called a butt flicker.

به آن پرتابگر مقعدی می‌گویند.

(Laughter)

(خنده)

And this is what we discovered.

و این چیزی است که ما کشف کردیم.

We realized that this insect had evolved springs and latches,

ما فهمیدیم که این حشره برای خود چفت و فنر تکامل داده است،

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

دقیقاً مثل منجنیق، پس می‌تواند بصورت کارآمد قطرات ادرار را پرتاب کند،

repeatedly, at these high accelerations.

به شکل مکرر و این شتاب‌های بالا.

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

حالا ما می‌خواستیم سرعت حرکت پرتابگر و قطرات را

and the droplets,

اندازه بگیریم،

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

پس ما هم سرعت پرتابگر و هم قطرات را اندازه گرفتیم.

And this is where we made a puzzling observation.

و این‌جاست که مشاهده‌ای تعجب‌برانگیز صورت گرفت.

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

سرعت قطرات در هوا از پرتابگر بیشتر بود.

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

اگر بخواهیم نسبت بگیریم، ما انتظار ۱۰۰ درصد داشتیم،

but turns out that the speed of the droplets

اما مشخص شد که سرعت قطرات

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

از سرعت خود پرتابگر ۱۵۰ تا ۲۰۰ درصد بیشتر است.

This is why this is counterintuitive:

علت اینکه خلاف حس ما است این است:

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

تصور کنید یک بازیکن فوتبال آمریکایی توپ را با سرعت ۱۶۰ کیلومتر بر ساعت پرتاب می‌کند.

At some point during that throw,

در لحظه‌ای هنگام پرتاب،

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

دستان و انگشتان با سرعت ۱۶۰ کیلومتر بر ساعت حرکت می‌کند.

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

انگار بازیکن آماتور بیس‌بال توپی را با سرعت ۸۰ پرتاب کند،

and if you measure the speed of the ball

و اگر شما سرعت توپ را اندازه بگیرید

and it's 100 miles an hour in midair,

در وسط هوا سرعت توپ ۱۶۰ است،

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

ما متعجب بودیم که این سرعت اضافه از کجا می‌آید. درست؟

This is exactly what these insects are doing.

این دقیقا کاری است که این حشرات می‌کنند.

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

پس برای حل این معما رفتیم و ویدئوها را بازبینی کردیم

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

و ما این را دوبار پخش می‌کنیم --

see if you can figure this out.

ببینید می‌توانید سر در بیاورید.

Did you catch it?

نکته را گرفتید؟

Let me grab a frame.

بگذارید یک فریم انتخاب کنم.

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

ما فهمیدیم که برخلاف یک توپ که صلب است ...

due to surface tension, these tiny droplets are squishy,

بخاطر کشش سطحی این قطرات کوچک سیال هستند،

and we had an “aha” moment.

و ما به لحظه «آها» رسیدیم.

We were wondering if this insect is storing energy

ما تعجب کردیم که این حشره دارد انرژی را

due to the surface tension just before launch.

دقیقاً قبل از پرتاب در قالب کشش سطحی ذخیره می‌کند.

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

و برای امتحان، بصورت طبیعی کاری که هر یک از ما شاید بکند را انجام دادیم

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

ما میزهای آشپزخانه را به آزمایشگاهی برای امتحان این موضوع تبدیل کردیم.

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

خوب حالا می‌خواهیم قطرات را روی یک اسپیکر قرار دهیم،

to squish them at high speeds,

تا آنها را با سرعت بالا بپاشیم،

and this is what we discovered.

و این چیزی است که دریافتیم.

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

ما فهمیدیم که آبی که در ناودانی‌ها مثل یک مایع جریان دارد،

at these tiny scales, due to surface tension,

در این مقیاس‌های کوچک، بخاطر کشش سطحی،

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

با زمانبندی درست، می‌تواند پرتاب شود، انرژی ذخیره کند،

and if you time it just right,

و اگر درست زمانبندی کنید،

you can launch these off at extremely high speeds,

می‌توانید آنها را با سرعت بسیار بالا پرتاب کنید،

just like a child on a trampoline.

مثل یک کودک روی یک ترامپولین.

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

و برای آزمایش این ایده زمانبندی ما حتی یک منجنیق ساختیم.

Our should I say a "cata-pee"?

می‌بایست اسمش را بگذاریم «ادرار پرت‌کن»؟

(Laughter)

(خنده)

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

و این ایده را تقویت کرد: اگر خیلی آهسته باشد، قطرات پرتاب نمی‌شوند،

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

و اگر با سرعت مناسب حرکت دهید، آن را پرتاب می‌کنید.

So I've told you today

خوب به شما امروز گفته‌ام

how these insects use this catapulting structure

چگونه این حشرات از ساختار منجنیقی استفاده می‌کنند

to store energy and surface tension

تا انرژی و کشش سطحی را ذخیره کنند

and throw these droplets at record-breaking speeds

و این قطرات را با سرعت‌های رکوردزن پرتاب می‌کنند

to be, really, number one ...

تا در جایگاه اول قرار گیرند ...

at number one.

جایگاه اول.

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

(خنده) اما چرا این حشرات در جهت چنین توانمندی چشمگیری تکامل یافته‌اند؟

And there are two reasons for this.

و دو دلیل برای این وجود دارد.

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

اول اینکه آنها دارای رژیم با کالری صفر هستند.

These tiny bugs are feeding from the xylem fluid

این حشرات ریز از مایع بافت چوبی تغذیه می‌کنند

that comes up through the roots, through the soil,

که از طریق ریشه و خاک بالا می‌آید،

and goes to the rest of the plant.

و به دیگر اجزای گیاه می‌رود.

It's very, very poor in nutrients --

این مایع مواد مغذی بسیار کمی دارد --

it's just water and some minerals.

فقط آب و برخی مواد معدنی است.

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

بر خلاف شیره گیاهی که غنی از شکر است،

coming through photosynthesis at the leaves

و از طریق فتوسنتز در برگ‌ها تامین شده

and going through the rest of the plant.

و به مابقی اجزای گیاه می‌رود.

This is akin to a human

مثل این است که یک انسان

purely sustaining themselves on a diet of diet lemonade.

فقط با خوردن لیموناد خود را زنده نگه دارد.

Very low energy source --

منبعی با حداقل انرژی --

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

باید مداوم بنوشید اما باید مداوم ادرار هم بکنید.

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

اما هنوز توضیح نمی‌دهد که چرا این حشرات به شکل قطرات ادرار می‌کنند

and not in jets, like you and I would,

نه به شکل جت مثل من و شما،

if you were to take a bio break.

اگر قرار باشد یک وقت استراحت استفاده کنید.

Let's take a look at cicadas.

بگذارید نگاهی به جیرجیرک‌ها اندازیم.

These are the cousins of these sharpshooters.

اینها پسرعموهای این تیرزن‌ها هستند.

They're also xylem fluid feeders ...

آنها هم از مایع بافت چوبی تغذیه می‌کنند ...

and they pee in jets.

و بصورت جت ادرار می‌کنند.

(Laughter)

(خنده)

I love this video.

من عاشق این ویدئو هستم.

This shows cicadas doing two of their favorite things

نشان می‌دهد جیرجیرک‌ها دارند دو کار مورد علاقه انجام می‌دهند

when they come out of hibernation --

وقتی از خواب بیدار می‌شوند

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

در بالای ریه‌های خود آواز خوانده و در باد ادرار می‌کنند.

(Laughter)

(خنده)

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

و دلیل دومی که این حشرات بصورت قطره ادرار می‌کنند اندازه است --

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

اینها ریز هستند، از نوک انگشت کوچک من کوچکترند.

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

کشش سطحی که آنها را قادر می‌سازد درون این قطرات

in these droplets to launch

برای پرتاب انرژی ذخیره کنند

is actually an impediment,

در واقع یک مانع است،

because gravity doesn't matter,

زیرا نیروی جاذبه نقشی ندارد،

and surface tension sticks these droplets to their bodies.

و کشش سطحی این قطرات را به بدنشان می‌چسباند.

So they actually have to flick these droplets away --

بنابراین باید این قطرات را با پرتاب دور کنند --

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

در واقع ادرار کردن برای این حشرات بسیار سخت است.

And that's why I just love studying bugs.

و به همین خاطر من عاشق مطالعه حشرات هستم.

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

این مهندس کوچک فهمیده است که چگونه تقریبا فقط با آب خالی

through the xylem fluid.

از طریق مایع بافت چوبی زنده بماند.

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

و دریافته است که برای این کار باید زیاد بنوشد،

and pee a lot.

و زیاد ادرار کند.

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

با این اوصاف این حشره زیاد با دیگر مهندسین تفاوت ندارد که جمعه شب

on a Friday night at a bar.

در بار سر می‌کنند.

(Laughter)

(خنده)

But to do so,

اما برای این کار،

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

برای همین دریافته است که باید این ساختار منجنیقی را تکامل دهد

and fling these droplets at high speeds.

و این قطرات را با سرعت بالا پرتاب کند.

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

و به همین خاطر همیشه به دانشجویانم می‌گویم وقتی حشرات جدید را کنکاش می‌کنید،

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

«این یک حشره نیست، یک فیلم است.»

(Laughter)

(خنده)

(Applause)

(تشویق)

OK, so why should you care about insect pee,

خوب، چرا باید ادرار حشرات برایتان مهم باشد،

and what’s the practical application of this work?

و کاربرد عملی این کار چیست؟

Maybe, maybe one day,

شاید، شاید روزی،

these ideas, these principles could help us design

این ایده‌ها، این اصول به ما کمک کند

more efficient water-ejector systems

سیستم‌های پرتاب آب کارآمدتری طراحی کنیم

for our smartphones, our watches and hearing aids.

برای گوشی‌های هوشمند، ساعت‌های مچی و سمعک‌ها

But I have to be honest,

اما باید صادق باشیم،

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

این تنها دلیل دغدغه من در مورد ادرار حشرات

for the last four years.

در چهار سال اخیر نبوده است.

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

من این کار را می‌کنم چون وقتی اینها را برای کودکان بازگو می‌کنم،

it ignites their curiosity.

کنجکاوی آنها را تحریک می‌کند.

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

وقتی از ادرار حشرات می‌گویم، چشمانشان برق می‌زند.

They laugh, they run around in their backyards,

می‌خندند و در حیات پشتی می‌دوند،

looking at bugs and asking questions.

به حشرات نگاه می‌کنند و سوال می‌پرسند.

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

این به ما و کودکان یادآور می‌شود که معجزه را می‌توانیم در جاهای معمولی کشف کنیم،

even in our own backyards.

حتی در حیات پشتی منزل.

We just have to look closely.

فقط باید با دقت نگاه کنیم.

Thank you so much.

بسیار متشکرم.

(Cheers and applause)

(هورا و تشویق)

I've got to go pee.

باید بروم ادرار کنم.