Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Kilkumilimetrowy owad o wdzięcznej nazwie gatunkowej pienik ślinianka jest prawdopodobnie najlepszym skoczkiem w naturze. Naukowcy z Uniwersytetu Cambridge odkryli sekret jego niezwykłych zdolności.

Niewielki insekt jest zdolny do skoku na odległość siedemdziesięciu centymetrów - jest to dystans stukrotnie większy od długości jego ciała. Grupa ekspertów z angielskiej uczelni, prowadzona przez prof. Malcolma Burrowsa, postanowiła zidentyfikować cechy budowy zwierzęcia odpowiedzialne za tę niezwykłą umiejętność. Badaczy interesował szczególnie sposób przechowywania energii wykorzystywanej następnie podczas skoku. Przeprowadzone badania wykazały, że pienik (łac. Philaeus spumarius) zawdzięcza swoją skoczność elastycznym, łukowatym strukturom zlokalizowanym pomiędzy tylnymi odnóżami i skrzydłami.

Jak tłumaczy prof. Burrows, pienik przechowuje energię dzięki wyginaniu pary łukowatych fragmentów swojego wewnętrznego szkieletu zwanych łukami opłucnowymi [ang. "pleural arches" - przyp. red.]. Są to struktury kompozytowe zbudowane z warstw twardej skórki i elastycznego białka zwanego resiliną. Kiedy pienik ugina swoje mięśnie do skoku, łuki napinają się tak samo, jak kompozytowe łuki strzeleckie, a następnie, podczas wyprostu, katapultują zwierzę naprzód z siłą przewyższającą jego własny ciężar ponadczterystukrotnie.

Zdolność do niezwykle szybkiego i efektywnego rozkurczania nie jest jedyną cechą łączącą łuki używane przez owada do skakania z tymi znanymi z łucznictwa. Ich kompozytowa, warstwowa struktura nadaje im także ogromną odporność na zużycie w wyniku długotrwałego ugięcia. Pieniki niejednokrotnie utrzymują swoje "katapulty" w stanie gotowości przez długi czas, by odskoczyć w razie niespodziewanej potrzeby. Co więcej, mogą powtarzać ten ruch wielokrotnie bez większych szkód dla własnego organizmu.

Oficjalny rekord świata w skoku w dal (z rozbiegu!) wynosi 8 metrów i 95 centymetrów, czyli około pięciokrotnie dalej, niż wynosi wzrost przeciętnego człowieka. Trzeba przyznać, że na tle niepozornego owada wypadamy bardzo blado...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ciekawe czy z obserwacji tego małego żyjątka wyniknie jakieś ciekawe zastosowanie dla nas jako konsumentów. Nowe-lepsze łuki jakoś mnie nie pociągają za bardzo, ale może chociażby lepsze katapulty do odrzutowców. Hmm...

A czy takiego kompozytowego mechanizmu nie można by wykorzystać do przechowywania energii z paneli słonecznych (dzień) i oddania jej kiedy będzie potrzebna (noc) ? Tak na mój mały rozumek, byłoby to coś podobnego do tych elektrowni, które w dzień pompują wodę na sporą wysokość, aby wykorzystać jej opadanie do wytwarzania energii, kiedy ta bardziej jest potrzebna ?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Wydaje mi się, że to odkrycie może mieć przede wszystkim zastosowanie na małą skalę. Dla elektrowni swobodnie wystarczają stacje pompowo-szczytowe. Za to takie kompozyty mogłyby znaleźć świetne zastosowanie we wszelkich układach, w których potrzebne jest wyzwolenie dużej ilości energii naraz. Do głowy przychodzą mi np. elementy odpowiedzialne za bezpieczeństwo samochodów, które mogłyby np. odskakiwać w krytycznym momencie i zapewniać możliwość otwarcia drzwi po wypadku. Albo jeszcze lepsze protezy dla Oscara Pistoriusa ;)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Widłonogi z rodzaju Pontella wyskakują z wody, by uciec drapieżnikom. W powietrzu lecą dalej niż w wodzie, poza tym czyhającym na nie rybom trudno oszacować, gdzie wylądują.
      Pierwsze doniesienia o latających widłonogach pochodzą już z końca XIX w., wtedy jednak sądzono, że wyskakiwanie z wody pomaga w linieniu. Później także wspominano o tym zjawisku, jednak nie przeprowadzano eksperymentów czy badań, które miałyby potwierdzić, że "skok wzwyż" to metoda na przechytrzenie drapieżników.
      Dr Brad Gemmell z Uniwersytetu Teksańskiego w Austin przypomina, że kontaktom drapieżnik-ofiara w kilkumilimetrowej warstwie tuż pod powierzchnią wody (neustonie) poświęcano dotąd niewiele uwagi, a szkoda, "bo to unikatowy i ważny habitat".
      Amerykanin stwierdził, że to dziwne, że Pontella są tak rozpowszechnione w miejscu, gdzie powinny być łatwym łupem dla ryb. W odróżnieniu od reszty swoich pobratymców nie migrują bowiem w czasie dnia na większe głębokości, by w ciemności ukryć się przed czyimiś głodnymi oczami. Zamiast się chować, pozostają blisko powierzchni wody, w dodatku są stosunkowo duże i nierzadko jaskrawozielone lub niebieskie, co zapewnia ochronę przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym.
      Skoro ktoś wygląda i zachowuje się, jakby chciał powiedzieć "halo, tu jestem", jak udaje mu się przetrwać? Odpowiedzią jest niezwykłe zacięcie widłonogów do skakania. Okazuje się, że w powietrzu potrafią one pokonać dystans stanowiący nawet 40-krotność długości ich ciała, która oscyluje wokół kilku milimetrów. Gemmel i inni wyliczyli, że na pokonanie napięcia powierzchniowego widłonogi zużywają 88% początkowej energii kinetycznej. Ze względu na niższą gęstość powietrza, w tym środowisku podróżują dalej niż pod wodą. Frunąc, skorupiaki wirują: wykonują 7500 obrotów na minutę. Ryby latające tracą mniej energii na przebicie się przez wodę, bo więcej ważą.
      W artykule opublikowanym na łamach Proceedings of the Royal Society B naukowcy wyjaśniają, że Pontella muszą balansować między (wzrastającym) ryzykiem pożarcia przez rybę a unikaniem niepotrzebnego wydatkowania energii. Decydując się na skok, mały skorupiak musi wziąć pod uwagę dodatkowe czynniki, w tym logistyczne. By nie wpaść z deszczu pod rynnę, trzeba w końcu sprawdzić, czy wydostając się z zasięgu jednych szczęk, nie natknie się na inne.
      Jak zwykle w takich przypadkach bywa, odkrycie możliwości widłonogów to w dużej mierze dzieło przypadku. Po lunchu Gemmell lubi bowiem przechadzać się przy uniwersyteckiej marinie. Pewnego razu zobaczył dziwny wzór na wodzie. Przypominał krople deszczu rozbijające się na powierzchni. Zafascynowany biolog wrócił do laboratorium i chwycił za zlewkę, by pobrać próbkę wody. Znalazł w niej widłonogi, które trafiły do akwarium z żywiącymi się planktonem rybami. Maleństwa unikały jednak ataków, skacząc nad wodą jak pchły.
      W kolejnym etapie badań zespół wybrał się do mariny z kamerą. Dzięki nagraniu zidentyfikowano dwa gatunki widłonogów: 1) Anomalocera ornata (to one znajdowały się w próbce pobranej po lunchu) oraz spokrewnione z nimi 2) Labidocera aestiva. Zarejestrowano wyczyny 89 A. ornata (metoda "skokowa" była bardzo skuteczna, bo na 89 zjedzono tylko 1 osobnika). Okazało się, że zwierzęta osiągają prędkość ok. 0,66 m/s i mogą wylądować po pokonaniu 17 cm.
      Po zakończeniu prac w terenie Amerykanie rozpoczęli eksperymenty w laboratorium. Za pomocą szybkiej kamery filmowali pod wodą moment wybicia L. aestiva. Okazało się, że widłonogi wprawiały się w ruch za pomocą pojedynczego sukcesywnego uderzenia odnóżami.
      Amerykanie podejrzewają, że niektóre gatunki widłonogów mogły sobie wypracować przystosowania ułatwiające wyskakiwanie. Wspominają m.in. o wstrzykiwaniu substancji 3-6-krotnie zmniejszających napięcie powierzchniowe wody.
       
       
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Podczas rozgrzewki sportowcy nadużywają rozciągania statycznego, które polega na rozciąganiu ciała i utrzymaniu go w przyjętej pozycji przez napięcie mięśni antagonistycznych. James Zois z Victoria University stwierdził, że zbyt wielu zawodników stosuje statyczne rozciąganie łydek, mięśnia czworogłowego uda czy zginaczy bioder, mimo że tak naprawdę obniża to ich wydolność.
      To epidemia: w każdym klubie futbolu amerykańskiego, przed meczem tenisowym czy międzynarodowym spotkaniem piłkarskim widzę sportowców rozciągających się z boku przed grą. Badania Australijczyka wykazały, że statyczne rozciąganie zmniejszało wydajność skokową zawodników o niemal 8%, tymczasem bardziej dynamiczna rozgrzewka wydłużała skok wzwyż z miejsca o 3%.
      Na czym polega rozciąganie dynamiczne? To poruszanie jakąś częścią ciała i stopniowe zwiększanie szybkości i/lub zakresu ruchu, np. wymachy nóg czy ćwiczenia ze zmianą kierunku. Zois uważa, że z perspektywy możliwych osiągów od rozciągania statycznego lepszy już będzie zupełny brak rozgrzewki. Mówimy o rozgrzewce, bo naszym zamiarem jest nasilenie procesów metabolicznych, tętna, temperatury mięśni i dostaw tlenu. Jeśli coś ma charakter pasywny, jak np. statyczne rozciąganie, tak naprawdę odwracamy te procesy i robimy coś przeciwnego do rozgrzewki.
      Naukowiec podkreśla, że dla rozciągania statycznego znajdzie się, oczywiście, wiele zastosowań. Warto wspomnieć choćby o pacjentach z przewlekłymi urazami czy sztywnością mięśni.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Umysły ropuch nie są z pewnością zbyt potężne, lecz wszystko wskazuje na to, że są wystarczające, by... planować (bardzo niedaleką) przyszłość. Jak donosi zespół dr. Gary'ego Gillisa z Mount Holyoke College, zwierzęta te są w stanie nie tylko dostosować siłę skurczu mięśni nóg do długości planowanego skoku, lecz także przewidzieć moment lądowania i przygotować się na spotkanie z ziemią.
      Planowanie ruchów, a nie tylko wykonywanie ich w bezpośredniej reakcji na bodźce, było dotychczas uznawane za umiejętność dostępną wyłącznie dla ssaków. Dzięki pomiarom aktywności elektrycznej mięśni udało się jednak potwierdzić istnienie tej zdolności także u ropuch.
      Przeprowadzone analizy wykazały, że płazy potrafią nie tylko dobrać moc generowaną przez mięśnie, by skoczyć na zaplanowaną odległość (co akurat wydaje się rzeczą oczywistą), lecz także przygotować się z wyprzedzeniem na dotknięcie ziemi. Umiejętność działania z wyprzedzeniem stwierdzono, gdy okazało się, że niektóre mięśnie kończyn ropuch napinają się zawsze w ściśle określonym czasie przed oczekiwanym spotkaniem z podłożem, a do tego siła ich skurczu była dostosowana do długości skoku i wysokości, z jakiej zwierzę spadało.
      Jesteśmy przekonani, że dane te są pierwszą demonstracją szczegółowego przygotowania mięśni do lądowania u płazów bezogonowych, twierdzi dr Gillis. Jego zdaniem naturalną konsekwencją przeprowadzonych badań powinno być określenie, jakie zmysły i inne mechanizmy związane z układem nerwowym odpowiadają za tę umiejętność. Jednym z przeprowadzonych eksperymentów, jak zapowiada badacz, będzie skłanianie ropuch do skakania z... przewiązanymi oczami. 
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zespół Aspergera, który należy do spektrum zaburzeń autystycznych, objawia się nieprawidłowym stężeniem hormonu stresu kortyzolu (Psychoneuroendocrinology).
      W normalnych okolicznościach w ciągu 30 min po przebudzeniu u ludzi wydziela się dużo tego hormonu. W ciągu dnia jego stężenie stopniowo się obniża. Specjaliści uważają, że duży napływ kortyzolu sprawia, że mózg staje się czujny i przygotowuje ciało na wydarzenia rozpoczynającej się doby. Dzięki temu człowiek jest świadom zachodzących wokół zmian. U osób z zespołem Aspergera (ang. Asperger Syndrome, AS) nie ma porannego skoku, stąd problemy chorych z zaakceptowaniem najmniejszych nawet zmian w otoczeniu czy zakłóceń rutynowego toku postępowania.
      Co ciekawe, mimo że u dzieci z zespołem Aspergera po przebudzeniu nie następuje wzrost poziomu kortyzolu, tak jak u wszystkich, w ciągu dnia obserwuje się stopniowy spadek stężenia.
      Odkrycie jest ważne, ponieważ pozwala lepiej zrozumieć, jak niektóre objawy AS są powiązane ze sposobem adaptowania się jednostki do zmian na poziomie chemicznym – podkreśla dr Julie Turner-Cobb z Uniwersytetu w Bath.
      Doktorzy Mark Brosnan i Turner-Cobb (oboje z Bath) oraz David Jessop z Uniwersytetu w Bristolu mają nadzieję, że uznanie zespołu Aspergera za reakcję stresową, a nie za zaburzenie behawioralne pomoże osobom pracującym czy ogólniej obcującym z chorymi unikać sytuacji prowadzących do dyskomfortu.
      Nieco później zespół zamierza sprawdzić, czy u dzieci z innymi zaburzeniami ze spektrum autyzmu również nie brakuje porannego skoku kortyzolu.
×
×
  • Create New...