İlkbahar ve yaz aylarında çam kokusuyla birlikte yere düşen kozalaklar hepimizin dikkatini çekmiştir. Hatta kimi zaman evimizi süslemek, kimi zaman hoşumuza gittiği için, kimi zaman çam fıstığı için bu kozalakları toplarız. Kozalaklar önce sımsıkı kapalıdır, zamanla açılarak yere düşerler. Peki, hiç kozalakların nasıl bir mekanizma ile açıldığını merak ettiniz mi? Bu mekanizmanın da mühendislere yeni malzeme üretme aşamasında yardımcı olduğunu biliyor muydunuz?

 Kozalaklar, iğne yapraklı ağaçların tohumlarının bulunduğu organlardır

 

Her ne kadar ait oldukları ağaç türüne göre şekilleri ve makro yapıları değişse de içyapıları ve oluştukları malzeme hemen hemen aynıdır. Kozalaklar genel olarak odunsu bir malzemeden oluşur. Odun, ağaç ve çalıların gövdesini ve köklerini oluşturan lifli ve sert bir malzemedir. Günümüzde bilim ve teknolojinin ilerlemesiyle geliştirilen yeni malzemeler olmasına rağmen, hem kendine özgü yapısı taklit edilerek hem de hammadde olarak odundan hâlâ geniş bir yelpazede faydalanılmaktadır.

Çam kozalaklarını ilginç kılan ise pullarının çevredeki nem değişimine göre şekil değiştirmesidir. Çevresindeki nemlilik oranının değişimine büzüşerek ya da genişleyerek tepki veren nesnelere birçok örnek verebiliriz: Islandıktan sonra kurudukça büzüşen bir kâğıt, kurudukça kıvrılan ağaç yaprakları gibi. Kozalaklar da ağaç üzerindeyken kapalıdır. Zamanla kuruyarak bulunduğu daldan düşer. Nemli ortamda bulunduğunda kapanır, kuru ortamda ise açılır. Bunu basit bir deneyle gözleyebilirsiniz. Açık bir kozalağı ıslatıp kapalı bir alanda (örneğin bir torbada) bekletirseniz kısa bir sürede kapandığını, aynı kozalağı açık ve kuru bir ortama bıraktığınızda da açıldığını görebilirsiniz. (Bazı kapalı kozalaklar henüz gelişimlerini tamamlamamış olabileceğinden, kuru bir ortamda olsalar da açılmayabilirler.) İşte bu durumu fark eden araştırmacılar, kozalak pullarını hücre, doku ve organ bazında inceleyerek bunun nedenini bulmaya çalışmışlar.

Kozalağın açılıp kapanmasına neden olan mekanizma

 

Kozalağın pullarının kuru ortamda açılıp nemli ortamda kapanmasına neden olan mekanizma, pulların farklı hücre dizilimlerine sahip iki katmanlı bir yapıda olmasına dayanıyor. Pulların dış katmanı, sıkıca örülmüş uzun ve kalın duvarlı hücrelerden oluşurken; iç katmanı daha kısa ve üçgen hücrelerden oluşuyor.

Nemli ortamda dış katmandaki hücreler daha çok genişlerken iç katmadaki hücreler onların yanında pasif kalıyor. Bu durum kuru ortamda tam tersi şekilde gerçekleşerek pulların açılmasına neden oluyor. Kısaca bu mekanizmanın ardında, sıcaklık değişimine farklı tepkiler gösteren bitişik iki katman var.