Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Jak ptak igra z grawitacją

Recommended Posts

Już Karol Darwin zauważył, i to 150 lat temu, że kształt dziobu ptaka jest dostosowany do jego sposobu odżywiania. Okazuje się jednak, że rozwiązanie niektórych zagadek związanych z ptasią dietą wymaga zastępu matematyków i inżynierów, i to nie byle jakich, bo pracujących dla MIT. Donoszą oni, że odkryli sposób, w jaki ptak, zwany płatkonogiem (łac. Phalaropus sp.), "oszukuje" grawitację i przenosi pożywienie do swojego dzioba.

Płatkonóg, pospolity w Ameryce Północnej, wykorzystuje subtelne interakcje między powierzchnią dzioba a kropelkami wody, by unosić w powietrze drobne skorupiaki, a następnie połykać je. Aby to zrobić, krąży z dużą prędkością z dziobem zanurzonym pod powierzchnię morza, a powstający w ten sposób wir wypiera do góry kropelki wody z zanurzonym w nich pokarmem. Przypomina to nieco szklankę liściastej herbaty, w której drobne listki wykonują ruch w kierunku powierzchni, mimo że łyżeczka wykonuje wyłącznie okrężny ruch w płaszczyźnie poziomej.

Do rozwiązania pozostało tylko jedno pytanie: w jaki sposób ptak wymusza ruch wody do góry, skoro jego dziób jest skierowany do dołu? Rozwiązaniem łamigłówki było odkrycie, iż podczas polowania płatkonóg wykonuje ruchy przypominające zaciskanie się i otwieranie pęsety. Powoduje to wygenerowanie zjawiska histerezy, czyli skokowej zmiany właściwości ciała fizycznego (tu: kropli wody z zawieszonym w niej skorupiakiem odrywającej się od powierzchni) pod wpływem stopniowo narastającej siły (w tym wypadku: siły stopniowo zaciskającego się dzioba).

Na podstawie analizy serii mechanicznych modeli studenci MIT ustalili optymalny kształt, który zapewnia najwydajniejsze wytwarzanie wodnej mgiełki. Okazuje się, że z punktu widzenia ptaka najskuteczniejszy jest dziób podłużny i wąski, jednak musi on być zamykany i otwierany z odpowiednią częstotliwością i pod odpowiednim kątem. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie kropelek, które unoszą się do góry z prędkością około 1 m/s.

Ten nietypowy mechanizm ma jednak jedną wadę: jest niezwykle wrażliwy na zanieczyszczenia wody. Nawet niewielka ilość olejów lub detergentów jest w stanie całkowicie zaburzyć niezwykle subtelne zjawisko histerezy. Oznacza to, że nawet niewielkie skażenie wody u wybrzeży Ameryki może zakończyć się dla płatkonogów tragicznie.

Odkrycie Amerykanów ma nie tylko wartość poznawczą. W dobie miniaturyzacji i niezwykle drobnych układów zwanych "laboratoriami na chipie" (ang. lab on a chip) zdolność skutecznego przenoszenia drobnych porcji płynu "wbrew grawitacji" może się okazać kluczowa dla działania wielu tego typu urządzeń. Technologia ta jest wciąż w powijakach, lecz ocenia się, że jej potencjał jest ogromny - może stać się niezwykle pomocna w wielu dziedzinach, od diagnostyki medycznej aż po analizę jakości produktów w zakładach przemysłowych.

Szczegółowe informacje na temat produktu opisano w najnowszym numerze czasopisma Science.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest fakir

zdolność skutecznego przenoszenia drobnych porcji płynu "wbrew grawitacji" może się okazać kluczowa dla działania wielu tego typu urządzeń. Technologia ta jest wciąż w powijakach, lecz ocenia się, że jej potencjał jest ogromny - może stać się niezwykle pomocna w wielu dziedzinach, od diagnostyki medycznej aż po analizę jakości produktów w zakładach przemysłowych.

 

Jak ptak mógł rozwiązać taki istotny i kluczowy problem technologiczny przed naukowcami?  ;D. I jak to przekazuje młodym - w genach. A może w genach jest zapisanych więcej genialnych rozwiązań. Może nie tylko w ptasich. Może też w naszych. W końcu większość ciekawych rozwiązań podpatrzyliśmy w przyrodzie. Może wystarczy dobrze pomyśleć. Skoro ptak mógł. Może my także. ;)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ptak miał na to miliony lat ewolucji, miej litość dla nauki ;):D A geny ciągle staramy się rozwikłać - kto wie, może coś fajnego z tego będzie ;)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Najpierw jest fascynacja jazdą komunijnym rowerem, czas na poznanie jego budowy przychodzi gdy się on zepsuje - tak samo jest z ludzmi. 8)

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest fakir

Ptak miał na to miliony lat ewolucji, miej litość dla nauki :D:) A geny ciągle staramy się rozwikłać - kto wie, może coś fajnego z tego będzie ;)

I

Może masz rację. Może wszystko to kwestia czasu. Mam nadzieję, że brak litości wzmocni naukę.   ;)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ptak miał na to miliony lat ewolucji, miej litość dla nauki :D:) A geny ciągle staramy się rozwikłać - kto wie, może coś fajnego z tego będzie ;)

I

Może masz rację. Może wszystko to kwestia czasu. Mam nadzieję, że brak litości wzmocni naukę.  ;)

 

 

Oj, nie... brak litości to brak środków na badania.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ale uczelnie też są same sobie winne. Tylko nieliczne dbają o to, żeby wiedzę zdobytą dzięki badaniom wdrożyć do przemysłu czy też ogólnie wykorzystać ją w praktyce.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Obunogi z gatunku Crassicorophium bonellii wytwarzają niewrażliwą na oddziaływania słonej wody, lepką nić, za pomocą której spajają ziarna piasku na norki. Na odnóżach skorupiaka znajdują się ujścia specjalnych gruczołów. Co ciekawe, zwierzę łączy techniki produkcji cementów wąsonogów i jedwabnych nici pająków.
      Jak tłumaczą autorzy artykułu, który ukazał się w piśmie Naturwissenschaften, włóknisty jedwab stanowi mieszaninę glikozaminoglikanów i białek. Wydzielina 2 typów gruczołów pokonuje przewód, który rozgałęzia się na szereg mniejszych. Wszystkie uchodzą do wspólnej komory o wrzecionowatym kształcie.
      Wg biologów, komora stanowi przechowalnię oraz rodzaj mieszalni obu rodzajów wydzieliny. Tutaj jedwab jest mechanicznie, a może i chemicznie zmieniany, by stać się włóknisty.
      Profesor Fritz Vollrath z Uniwersytetu Oksfordzkiego opowiada, że budując sobie schronienie, C. bonellii zlepia nicią piasek, glony, a nawet własne odchody. Naukowcy już wcześniej wiedzieli, że lepka substancja pochodzi z odnóży, ale dopiero teraz zorientowali się, że obunogi wyciągają ją w nić w podobny sposób jak pająki.
      Poza tym, że nić jest wodoodporna, niewiele wiadomo o jej właściwościach. Vollrath podejrzewa, że może być równie wytrzymała i elastyczna, co nić pajęcza. Ze względu na specyficzne środowisko, w którym jest wykorzystywana, musi jednak także mieć pewne unikatowe cechy.
      Zrozumienie sekretów tego typu materiałów pozwoliłoby opracować kleje wykorzystywane w wodzie morskiej czy metody zapobiegania porastaniu kadłubów statków.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Gwałtownie zmniejszanie się populacji rekinów zagraża całemu ekosystemowi światowych oceanów. Równowaga zostaje zachwiana, ponieważ brak rekinów powoduje, iż nadmiernie rozmnażają się inne gatunki ryb.
      Zbyt duże połowy tych oceanicznych drapieżników spowodowały wzrost populacji ich ofiar, takich jak płaszczki czy małe rekiny, które dziesiątkują obecnie populacje skorupiaków.
      Najnowsze badania wykazały, że zabijanie przez człowieka rekinów może mieć nieprzewidziane skutki. Analiza danych uzyskanych od rybaków oraz statków badawczych w latach 1970-2005 wykazała dramatyczny spadek liczby rekinów. Populacja takich gatunków jak rekin tygrysi, rekin młot i rekin byczy zmniejszyła się o 97-99 procent.
      Zespół biologów morskich z Dalhousie University w Halifax, pracujący pod kierownictwem Rana Myersa wykazał, że w ciągu ostatnich 35 lat gwałtownie spadła liczba rekinów należących do 11 wielkich gatunków. W tym samym czasie znacząco wzrosła populacja 12 z 14 gatunków ryb, na które rekiny te polują.
      Uczeni oceniają, że na przykład u atlantyckich wybrzeży USA populacja jednego gatunku płaszczki Rhinoptera bonasus rośnie w tempie 8% rocznie i osiągnęła już 40 milionów osobników. Tymczasem niemal całkowicie wyginęły skorupiaki, którymi żywią się płaszczki. Uczeni uważają, że jeśli ludzie nadal będą odławiali duże rekiny, to skorupiaki czeka zagłada. O tym, jak poważna jest sytuacja, może świadczyć fakt, że jeszcze w 1998 roku w okolicach Nowego Jorku odłowiono 131 ton skorupiaków. Natomiast w 2004, kiedy to po raz ostatni zezwolono na połowy, zebrano ich mniej niż... 45 kilogramów.
      Każdego roku na całym świecie ludzie zabijają 73 miliony rekinów.
      Ellen Pikitch, dyrektor Pew Institute for Ocean Science w Miami mówi: To pierwszy eksperyment przeprowadzony w rzeczywistych warunkach, który dowodzi, że wyginięcie rekinów ma negatywny wpływ na cały ekosystem oceanów i powoduje straty w rybołówstwie. Konieczne jest opracowanie nowego systemu zarządzania zasobami morskimi, który brałby pod uwagę ekosystem jako całość.
      Podobnego zdania jest Charles Peterson, biolog morski z University of North Carolina. Uważa on, że musimy chronić największe morskie drapieżniki. Pomimo tego, że ocean jest tak ogromny, żyjące w nim organizmy są ze sobą powiązane, co oznacza, iż zmiany na jednym poziomie mają wpływ na wiele innych. Teraz lepiej rozumiemy, jak ważne są rekiny.
      Uczeni zwracają też uwagę na to, że wiele drapieżników ma bardzo zróżnicowaną dietę. Wytępienie ich może wpłynąć na wiele gatunków. Niewykluczone więc, że nadmierne odławianie rekinów powoduje też inne negatywne skutki, których jeszcze nie zauważyliśmy.
×
×
  • Create New...