Druk 3D i ekologia, czyli kiedy plastikowe zwierzęta są lepsze od żywych?

To, że drukarki 3D mogą przyczynić się do rozwoju nauki i techniki, nie ulega raczej wątpliwości. Technologiom przyrostowym zawdzięczamy wiele odkryć z zakresu nauki o materiałach czy inżynierii tkankowej. Druk 3D może być także bardzo przydatnym narzędziem w rękach ekologów. I nie chodzi tu o ekologów rozumianych powszechnie (choć błędnie) jako osoby przywiązujące się do drzew czy malujące napisy „STOP CO₂!” na chłodniach kominowych. Chodzi o tych właściwych ekologów – naukowców, a konkretnie ekologów behawioralnych zajmujących się badaniem zachowania zwierząt w relacjach z innymi zwierzętami i otoczeniem.

Należą do nich Stéphanie Doucet i Daniel Mennill, małżeństwo badające od lat zwyczaje godowe ropuch neotropikalnych. Okryli oni, że w trakcie jednodniowego okresu godowego samce zmieniają swój kolor z brązowego na jaskrawożółty. Korzystając z modeli płazów, wykonanych własnoręcznie w gliny, wykazali, że zmiana ułatwia samcom rozpoznanie samic, które pozostają brązowe (inaczej byłoby to dość trudne, bo grupy w jakie zbierają się ropuchy podczas parowania liczą nawet kilka tysięcy osobników).

Niestety nawet ropuchy nie do końca dają się nabrać na uproszczone modele z gliny, co wyklucza bardziej zaawansowane badania – para naukowców chciałaby sprawdzić, czy bardziej intensywne zabarwienie samców zwiększa ich atrakcyjność. Z pomocą przyszedł im student, który na podstawie zdjęć stworzył bardzo dokładne modele płazów, wydrukował je przestrzennie i pomalował na różne odcienie żółtego. Dodatkowo przyczepił modele do ukrytych w ziemi silników, dzięki którym modele poruszają się (prawie) jak żywe. Ekolodzy wyczekują teraz na nadejście pory deszczowej, która jest dla ropuch sygnałem do rozpoczęcia parowania.

Druk 3D pozwolił rozwikłać także zagadkę gnębiącą kanadyjskiego biologa, Grégorego Bultégo – czy wielkość samic wpływa na wybór partnerek przez żółwie ostrogrzbiete? Pozostawała on nierozwiązana przez wiele lat, ponieważ żółwie są bardzo płochliwe i dobierają się w pary na dnie jeziora. Zespół kierowany przez Bultégo stworzył zatem dwa drukowane przestrzennie modele samic, różniące się wielkością (modele oparto częściowo na zeskanowanych 3D skorupach i wydrukowano je z ABSu na drukarce Makerbot Replicator 2x). Umieszczono je na dnie jeziora, otaczając kamerami. Bez zaskoczenia – samce decydowały się zwykle na większy model.

Ciekawe zastosowanie dla technologii przyrostowych zaproponował także Mark Hauber, ornitolog z Illinois. Do jego zainteresowań należy pasożytnictwo lęgowe, czyli zwyczaj podrzucania przez ptaki swoich jaj do gniazd innych gatunków. Hauber wydrukował modele jaj (materiał i urządzenie jw.), by z dokładnością do milimetrów zbadać, jakie są minimalne różnice pozwalające przybranym rodzicom rozpoznać obce jaja.

Jocelyn Behm, ekolog z Filadelfii, korzysta z druku 3D do obserwacji zachowania drapieżników wobec inwazyjnych gatunków jaszczurek. Jest zwolenniczką wykorzystania technik przyrostowych w badaniach ekologicznych i próbuje zachęcać do nich innych badaczy, którzy, poza wymienionymi przykładami, raczej nie są chętni do korzystania z nowych technologii. Doświadczenia Behm i innych „odważnych” pokazują jednak, że bardzo przydatny druk 3D jest już techniką dostępną nie tylko dla specjalistów.

źródła: www.sciencemag.org, www.uwindsor.ca, carleton.ca, sciencedirect.com, peerj.com, peerj.com