Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Delfin pokaże, jak lepiej pływać... i latać

Recommended Posts

Zaledwie przedwczoraj pisaliśmy o badaniach nad cechami ułatwiającymi niektórym zwierzętom latanie. Dziś dowiadujemy się o nowych odkryciach, które pozwolą ludziom, dzięki naśladowaniu mieszkańców mórz, wytwarzać doskonalsze śruby okrętowe oraz skrzydła i wirniki.

Celem prac zespołu, prowadzonego przez dr. Franka Fisha z West Chester University, jest realizacja koncepcji tzw. biomimikry, czyli naśladowania przez konstruktorów i inżynierów rozwiązań stosowanych przez organizmy żywe. Jednym z sukcesów Amerykanów jest ustalenie roli pofałdowanej powierzchni krawędzi płetw waleni. Okazuje się, że wykorzystanie tego pomysłu przy budowie śmigieł dla turbin wiatrowych może znacznie zwiększyć ich wydajność, a także zmniejszyć hałas powstający podczas ich działania.

Jak tłumaczy amerykański badacz, zastosowanie nowego kształtu krawędzi natarcia jest zaprzeczeniem uznanych powszechnie koncepcji: Inżynierowie próbowali dotychczas zapewnić stabilny przepływ [powietrza] na sztywnych i prostych w budowie powierzchniach, takich jak skrzydła. Dzięki biomimikrze nauczyliśmy się, że niejednostajny przepływ oraz skomplikowane kształy mogą zwiększyć siłę nośną, zmniejszyć opór oraz opóźnić wystąpienie tzw. przeciągnięcia, czyli nagłego spadku siły nośnej, przekraczając znacznie możliwości istniejących systemów opracowanych przez inżynierów. Jak tłumaczy dr Fish, w przyszłości możliwe będzie zastosowanie podobnych odkryć przy budowie elementów takich jak np. wirniki helikopterów.

Głównym obiektem badań specjalistów z West Chester University jest powstawanie zawirowań wody w okolicy krawędzi natarcia płetwy. Zdaniem naukowca, nawet niewielkie zmiany, takie jak wybrzuszenia na obrzeżu płetw humbaka, mogą powodować powstawanie zawirowań o ściśle określonych parametrach. Dzięki temu dochodzi do wytworzenia znacznie większej siły nośnej płetwy, a także do poprawy zdolności do manewrowania. Jednocześnie możliwe jest znaczne ograniczenie zjawiska przeciągnięcia, które znacznie pogarszałoby zdolności pływackie wieloryba. Niemal identyczne właściwości wykazują ciała delfinów, które potrafią dodatkowo, dzięki zmianie kształtu i ustawienia płetw, regulować właściwości powstających zawirowań osobno podczas ruchu płetwy do przodu i do tyłu.

Więcej informacji o swoich odkryciach dr Fish zaprezentuje podczas spotkania Towarzystwa Biologii Eksperymentalnej w Marsylii.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest fakir

.....jest zaprzeczeniem uznanych powszechnie koncepcji..

Zawsze gdy czytam tego rodzaju stwierdzenia utwierdzam się w przekonaniu, że należy podchodzić ostrożnie do "uznanych powszechnie koncepcji".

Share this post


Link to post
Share on other sites
Więcej informacji o swoich odkryciach dr Fish  zaprezentuje podczas spotkania Towarzystwa Biologii Eksperymentalnej w Marsylii.

 

Jak PM wpływa na zawód: Fish zajmuje się rybami. 8)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Nie lepiej by było po prostu przyznać się do błędu, jak na dorosłego faceta przystało? Strzeliłeś takiego babola, że płakać się chce. Wyraźnie było napisane, jakie organizmy badał.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Jak PM wpływa na zawód: Fish zajmuje się rybami. 

 

Jak PM wpływa na zawód: Fish zajmuje się zwierzętami pływającymi przyglądając się ich płetwom.

Ciekawe czy jak ktoś się nazywa siebie np: mikro-os - zajmuje się oglądaniem os pod mikro-skopem??  ::) albo czy Kowal-ski jeździ na nartach .

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jak tłumaczy amerykański badacz, zastosowanie nowego kształtu krawędzi natarcia jest <strong>zaprzeczeniem uznanych powszechnie koncepcji</strong>: <em>Inżynierowie próbowali dotychczas zapewnić stabilny przepływ </em>[powietrza] <em>na sztywnych i prostych w budowie powierzchniach, takich jak skrzydła.

 

Inżynierowie po prostu musieli rezygnować z bardziej szczegółowych dociekań - ich zadaniem było bazowanie na wiedzy aktualnej, nie przyszłej.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Inżynierowie po prostu musieli rezygnować z bardziej szczegółowych dociekań
Fakt, mnie też przeszło coś podobnego przez myśl. Wcześniej po prostu nie istniały algorytmy, które pozwalałyby na przeliczenie danych na temat tak złożonych porcji danych.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest fakir

Inżynierowie po prostu musieli rezygnować z bardziej szczegółowych dociekań - ich zadaniem było bazowanie na wiedzy aktualnej, nie przyszłej.

Inżynierowie w odróżnieniu od naukowców robią i robili zawsze dziwne rzeczy bazując na wiedzy przyszłej. Budowali na przykład piękne katedry gotyckie nie mająć żadnej wiedzy na temat statyki budowli, wytrzymałości, obliczeń wytrzymałościowych i tak dalej. Tym różnią się właśnie od naukowców, że robią rzeczy opierajc się na wiedzy przyszłej. :)

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest fakir

Problem w tym, że inżynierom czasem wychodzą potem takie kwiatki, jak słynny most Tacoma Narrows: http://www.theharrowgroup.com/articles/20020513/TacomaBridge.gif . Kluczem jest zawsze współpraca.

Kluczen do wszystkiego jest kooperacja nie walka - tu pełna zgoda a nawet więcej. Widzę wyraźną różnicę w tak naukowym i inżynierskim podejściu do problemu.  Sądzę, że domyślasz się o co mi chodzi więc nie będę się rozpisywał.

A błędy inzynierskie! Chyba nie muszę podawać przykładow błędów naukowych?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Nie musisz. W pełni się zgadzam z tym, że kooperacja jest potrzebna. Szkoda tylko, że w naszym kraju jest tak bardzo utrudniona (ba, odważę się nawet powiedzieć, że bywa świadomie blokowana!).

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest fakir

..Szkoda tylko, że w naszym kraju jest tak bardzo utrudniona (ba, odważę się nawet powiedzieć, że bywa świadomie blokowana!).

Chyba nie jestes wyznawcą teorii spiskowej. Kto i dlaczego miałby to blokować i jaką z tego miałby korzyść? Czytałem, że my Polacy mamy taki unikatowy charakter, że nie potrafimy wspóldziałać. Mamy podobno najniższą na świecie ilość spółek niejednoosobowych.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Chyba nie jestes wyznawcą teorii spiskowej. Kto i dlaczego miałby to blokować i jaką z tego miałby korzyść?

Znam co najmniej kilka przykładów sytuacji, w których blokowano połączenia między uniwersytetami i akademiami rolniczymi. Owszem, celem samym w sobie nie było utrudnienie kontaktów pomiędzy naukowcami, a osobiste ambicje, ale fakt jest faktem, że odpowiedzialne za to osoby musiały mieć pełną świadomość, że przepływ wiedzy zostanie w ten sposób utrudniony. Bardzo często współpraca pomiędzy wydziałami także nie jest zbyt łatwa.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest fakir

To niestety prawda. Sam się z tym borykam. A najgorsze jest to, że wszyscy na tym tracimy. Także ci co to robią podobnie jak Ci których to spotyka. Walczmy z tym!

8)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Wracając do delfinów - trzeba pamiętać że ewolucja miała również do dyspozycji materiał budujący powłokę - pewnie pomocne jest np. odpowiednie rozłożenie tłumienia wysokich częstotliwości przez skórę, co może zmniejszać niekorzystne turbulencje...

... plus odpowiednie ruchy mięśni pod skórą

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ale tam też było tylko o kształcie ... wydaje mi się że ważne są też parametry mechaniczne materiału, jak tłumienie/prędkość dźwięku ... może też np. dodatkowe drgania mięśni wysyłający podobny dźwięk ale w przeciwnej fazie...

Podczas pływania pewnie są tendencję do charakterystycznych turbulencji - ewolucja miała trochę czasu aby bardzo precyzyjnie porozmieszczać wszelkie sensowne parametry - żeby zminimalizować zbędne straty energii.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Właśnie owe ruchy mięśni budzą moja wątpliwość. Wydają się być zanadto energochłonną inwestycją. Być może starczyłaby sama skóra z elastycznym podkładem. No i chociaż o właściwościach delfiniej skóry słyszałem to i owo, jeszcze nie trafiłem na informacje o roli mięśni w wygaszaniu turbulencji.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Z tymi mięśniami to sobie tak strzeliłem ... ale jak się nad tym zastanowi, to chodzi przecież o tłumienie fali czyli odbieranie od niej energii. Mięśnie standardowo zamieniają ATP na ruch, tutaj przydałby się odwrotny (termodynamiczne) proces - zamiany mikroskopowych drgań na ATP. Do takiego działania 'w obie strony' używana jest np. ATPaza H+.

Rozumiem że dla mięśni to nie jest takie proste, ale jeśli możliwe to pewnie ewolucja na to wpadła...

Zresztą można to łatwo sprawdzić - wystarczyłoby poddać zewnętrzną tkankę mięśniowa (ryby?) dźwiękom i sprawdzić czy wzrasta poziom ATP...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Hm, wprawianie mięśni w drgania widzi mi się niewskazane - na ogół wszelkie komórki źle to znoszą.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Każdy ruch mieśnia zwiększa jego zużycie. Ale czyż nie taka jest jego rola, żeby się poruszać? Być może jednak teza Jarka ma sens. Nie umiem wyrazić jednoznacznej odpowiedzi, ale moim zdaniem samo twierdzenie, że komórki się od tego zużywają, to mało przekonujący argument.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ta tkanka chcąc nie chcąc jest wprawiana w drgania. Pytanie co się dzieje z tym dźwiękiem - część jego energii jest transmitowana dalej, część jednak jest tłumiona - zamieniana na inną postać energii: chyba jedyne tutaj sensowne to chemiczna/termiczna.

Pytanie czy ewolucji udało się wykorzystać tą przemianę, może nawet ją sztucznie wzmocnić...

 

Reakcje chemiczne w skali mikro są zwykle odwracalne - np. miozyna powinna potrafić spowodować przejście ADP->ATP przy wymuszonym ruchu - np. absorbując energię z fali dźwiękowej. Gdyby jeszcze użyć wyspecjalizowanych białek podłączonych do cytoszkieletu...

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

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Michael Packard, zawodowy poławiacz homarów, znajdował się około 14 metrów pod wodą, gdy nagle poczuł uderzenie, wokół zapadła ciemność i poczuł, że się przemieszcza. Pięćdziesięciosześciolatek sądził, że został zaatakowany przez jednego z rekinów, które powszechnie występują w pobliżu Cape Cod w stanie Massachusetts. Szybko jednak zdał sobie sprawę, że nie czuje ani ugryzienia, ani bólu.
      Wtedy zdał sobie sprawę, że znalazł się w paszczy wieloryba. Mężczyzna ocenia, że był współczesnym Jonaszem przez około 30 sekund. Nagle waleń wypłynął na powierzchnię wystawił głowę i zaczął nią potrząsać, wyrzuciło mnie w powietrze i wylądowałem w wodzie, mówił po wyjściu ze szpitala. Packarda z wody wyciągnął kolega, Josiah Mayo, z którym łowili homary.
      Charles Mayo, ojciec Josiaha, ekspert ds. waleni w Center for Coastal Studies mówi, że tego typu wydarzenia są bardzo rzadkie. Humbaki, bo to właśnie z tym gatunkiem Packard miał bliskie spotkanie, nie są agresywne. Zwierzę najprawdopodobniej polowało właśnie na ryby, gdy na drodze jego otwartej paszczy znalazł się nurek.
      Jooke Robins, również z Center for Coastal Studies, dodaje, że odżywiające się humbaki otwierają paszczę i przemieszczają się szybko, starając się wchłonąć jak najwięcej pożywienia. W tym czasie mogą nie widzieć wszystkiego, co mają przed sobą. Myślę, że dla zwierzęcia to było również zaskakujące zdarzenie, dodaje.
      Zdaniem Robbins Packardowi nie groziło połknięcie. Humbaki nie mają wystarczająco dużego przełyku, by mógł przezeń przejść dorosły człowiek. Nie oznacza to jednak, że był całkowicie bezpieczny. Gdyby wstrzymał oddech w momencie, gdy humbak go wypluł na powierzchni, mogłoby dojść do zatoru. Musiał zachować zimną krew. Żeby wyjść cało z takiej sytuacji trzeba być profesjonalistą. Przeżył, bo jest mądry, twardy i ma szczęście.
      Ani Mayo, ani Robbins nigdy wcześniej nie słyszeli o przypadku, by człowiek znalazł się w paszczy humbaka.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Delfiny bultonose (Tursiops truncatus) potrafią świadomie regulować tempo bicia serca tak, by dobrać do planowanej długości zanurzenia, czytamy na łamach Frontiers in Physiology. Badania te rzucają nowe światło na sposób, w jaki ssaki morskie oszczędzają tlen i radzą sobie z ciśnieniem podczas nurkowania.
      Autorzy badań, naukowcy z Czech, USA, Kanady, Włoch, Hiszpanii i Wielkiej Brytanii, pracowali z trzema samcami Tursiops truncatus. Zwierzęta wytresowano tak, by na umówiony sygnał wstrzymywały oddech tak, jak robią to przed nurkowaniem. Delfiny nauczono trzech różnych sygnałów: długiego nurkowania, krótkiego nurkowania oraz nurkowania o dowolnie wybranej przez nie długości.
      Gdy prosiliśmy je, by wstrzymały oddech, tempo bicia ich serca zmniejszało się natychmiast przed lub natychmiast po wstrzymaniu oddechu. Zauważyliśmy też, że delfiny zmniejszały tempo bicia serca szybciej i bardziej, gdy przygotowywały się do długotrwałego nurkowania, mówi doktor Andreas Fahlman z hiszpańskiej Fundación Oceanográfic.
      Uzyskane wyniki sugerują, że delfiny – a możliwe że i inne ssaki morskie – potrafią świadomie zmieniać tętno w zależności od planowanej długości nurkowania. Delfiny mogą również łatwo zmieniać tempo bicia serca jak my możemy zmieniać szybkość oddychania. To pozwala im na oszczędzanie tlenu i może być też kluczowym elementem pozwalającym na unikanie problemów związanych z nurkowaniem, takich jak choroba dekompresyjna, dodaje Fahlman.
      Celem badań jest uchronienie morskich ssaków przed problemami, jakie powodują ludzie. Wywoływanie przez człowieka zjawiska, takie jak np. podwodne eksplozje związane z wydobywaniem ropy naftowej, są powiązane z pojawianiem się choroby dekompresyjnej u zwierząt. Jeśli umiejętność spowalniania tętna jest im potrzebna do uniknięcia choroby dekompresyjnej, a nagłe głośne dźwięki powodują, że mechanizm ten zawodzi, to powinniśmy unikać generowania takich dźwięków. Zamiast tego możemy spróbować stopniowo zwiększać głośność dźwięku, by zminimalizować stres u zwierząt. Innymi słowy, nasze badania mogą dostarczyć wskazówek, w jaki sposób zastosować proste rozwiązania, by ludzie i zwierzęta mogły bezpiecznie korzystać z oceanu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Można sobie wyobrazić zdumienie biologów morskich, gdy na wysepce Marajó w ujściu Amazonki odkryli martwego młodego długopłetwca (humbaka). Członków grupy Bicho D'Água zaalarmowały krążące nad namorzynami sępy.
      Zwierzę o długości prawie 8 m utknęło w roślinności ok. 15 m od brzegu. Ekipa z Municipal Secretariat of Health, Sanitation, and Environment zbadała truchło. Nie wykryto widocznych urazów. Przed sekcją zwłok nie da się więc stwierdzić, co było przyczyną zgonu. Na razie powtarzane są 2 teorie: 1) że zwierzę wyrzuciła silna fala pływowa albo 2) że zginęło ono w oceanie, a później zostało przetransportowane w głąb lądu przez ludzi.
      Ponieważ ciało walenia jest zbyt duże i znajduje się w odległej, trudno dostępnej okolicy, naukowcy pobrali do zbadania próbki.
      Nie jesteśmy pewni, jak humbak się tu znalazł, jednak przypuszczamy, że poruszał się blisko brzegu i pływy, które były na przestrzeni ostatnich dni znaczne, uniosły go i wepchnęły na ląd w namorzyny - uważa specjalista z Bicho D'agua Institute.
      Większą tajemnicą niż to, jak waleń trafił na ląd, jest jednak to, co w ogóle robił w pobliżu Brazylii o tej porze roku. Między sierpniem a listopadem długopłetwce są często widywane dalej na południe u wybrzeży stanu Bahía. Na północy przy ujściu Amazonki, zwłaszcza o tej porze roku, są jednak rzadkim widokiem.
      Niektórzy przypuszczają, że cielę zostało odseparowane od matki w czasie migracji na południe.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Sieci rybackie są sześciokrotnie częściej uszkadzane, gdy w pobliżu miejsca połowów znajdują się delfiny. Zjawisko takie zaobserwowano na północ od Cypru. Badania naukowców z University of Exeter wykazały, że ludzie tak bardzo przetrzebili populacje ryb w Morzu Śródziemnym, że zaostrza się rywalizacja pomiędzy rybakami a delfinami.
      Na badanych terenach łowią przede wszystkim niewielkie przedsiębiorstwa i indywidualni rybacy. Powodowane przez delfiny zniszczenia sieci mogą przynosić im straty rzędu nawet dziesiątków tysięcy euro rocznie. Wiele łodzi zaopatrzono w urządzenia emitujące dźwięki, które miały odstraszać delfiny. Zdaniem naukowców, nie tylko nie spełniły one swojej roli, ale delfiny mogły nawet się nauczyć, że dźwięk tych urządzeń oznacza łatwą zdobycz.
      Wydaje się, że niektóre delfiny mogą celowo poszukiwać sieci, by zdobyć w nich pożywienie. Przyczyną jest najprawdopodobniej zmniejszająca się populacja ryb. Połowy dają coraz gorsze wyniki, a to oznacza, że rybacy potrzebują więcej sieci, co zwiększa ich koszty. Pilnie należy wdrożyć mechanizmy efektywnego zarządzania zasobami morza tak, by przerwać szaleńczy cykl konkurencji rybaków i delfinów, mówi Robert Snape, główny autor badań.
      W badanym regionie każdego roku ginie średnio 10 delfinów w wyniku przypadkowego złapania w sieci. To jednak tylko dane oficjalne. Wiadomo, że rybacy nie informują o wszystkich przypadkowo zabitych przez siebie delfinach, ponadto giną też one wskutek połknięcia fragmentu sieci. Rzeczywista liczba zgonów wśród delfinów jest zatem wyższa. Jako, że niewiele wiadomo o miejscowej populacji delfinów, istnieje poważne ryzyko, że te nawet niewielki straty mogą zaważyć na przyszłości gatunku.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Obserwacje humbaków (Megaptera noveangliae) pozwoliły niemieckim inżynierom udoskonalić... helikoptery. Specjalistów z Niemieckiego Centrum Lotniczego i Kosmicznego (DLR) zainteresował fakt, że pomimo obecności olbrzymich płetw piersiowych, humbaki są w stanie wykonywać pod wodą skomplikowane akrobacje i błyskawicznie zmieniać kierunek poruszania się.
      Rotor śmigłowca odpowiada za zapewnienie siły ciągu, kontrolę kierunku oraz prędkości. Gdy wirnik się obraca, jego łopata, która porusza się w tym samym kierunku, co śmigłowiec, szybciej przesuwa się do przodu niż łopata poruszająca się w kierunku przeciwnym. Ta różnica w prędkości powoduje powstawanie turbulencji, wibracji oraz jest przyczyną niestabilności. Te niekorzystne zjawiska nabierają na sile przy szybkim locie i zmianach kierunku. Możliwe jest też utrata siły nośnej przez łopatę poruszającą się w kierunku przeciwnym do śmigłowca.
      Kai Richter i jego koledzy z DLR zastanawiali się, czy coś podobnego do guzów na płetwach piersiowych humbaka pomogłoby w udoskonaleniu wirników. Uczeni przeskalowali te guzy do rozmiarów wirnika i stworzyli gumowe pierścienie o średnicy 6 milimetrów. Następnie przymocowali po 186 takich pierścieni do krawędzi natarcia każdego z wirników.
      Zaobserwowano, że taki zabieg znacząco zmniejszył zakłócenia pracy rotora. Piloci testowi potwierdzili, że widza różnicę w zachowaniu maszyny w powietrzu. Wyniki pierwszy lotów są na tyle obiecujące, że Niemcy złożyli wniosek patentowy i pracują nad udoskonaleniem swojego projektu. Oczywiście w przyszłości na łopaty wirników nikt nie będzie naklejał kawałków gumy. Odpowiedni kształt otrzymają one już w fabryce.
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...