Как акулы идут быстро

Исследователи обнаружили то, что делает акулу почти невозможной к outswim. При помощи технического метода отображения исследователи обнаружили, что, поскольку хвост акулы качается поперек, он создает вдвое больше струй воды как отходы других рыб, сглаживая толчок и вероятно делая плавание более эффективного. Акулы делают это путем напряжения хвоста midswing, стратегия, которая могла бы однажды быть применена к подводным транспортным средствам для улучшения их производительности.

“Авторы привели убедительный аргумент, вторгающийся, плавник изменяет форму и возможно текстуру плавника для изменения [водного] потока” всюду по циклу удара, говорят Франк Фиш, biomechanist в университете Уэст-Честера в Пенсильвании.

Для рыбы для продвижения они должны выдвинуть воду назад. И у акул есть добавленное бремя: они снижаются, когда они прекращают плавать, таким образом, они должны быть в постоянном движении. Чтобы помочь генерировать лифт для хранения midwater вершина хвоста простирается все дальше назад, чем нижняя часть, создавая уклон вдоль спинки. У большинства других рыб есть отходы, которые чрезвычайно симметричны сверху донизу.

Любопытный на предмет того, как хвост акулы работает, Гарвардский университет biomechanist Брук Флэмманг исследовал свою структуру и функцию. В 2005 она обнаружила мышцу хвоста, которая, казалось, активизировала в специфические времена во время колебания хвоста назад и вперед. Для понимания роли мышцы она решила отследить в мелких деталях, как акула выдвигает воду назад.

Чтобы сделать это, исследователи, как правило, помещают много мелких частиц в воде. Поскольку хвост качается, вода перемещает и тащит частицы. Частицы отражают свет от вспыхивающих лазеров, таким образом, за ними могут следить с помощью высокоскоростных камер. Компьютерная программа использует изображения для генерации картин течения в водоеме. Струи воды трудно видеть, но эти реактивные самолеты создают кольца или вихри воды, которые напоминают кольца дыма и могут быть с готовностью обнаружены.

Как правило, этот метод отображения использует две камеры для прослеживания частиц в горизонтальных и вертикальных направлениях, и на основе тех данных, исследователи оценивают, как частицы проходят третье измерение, глубина. Но Флэмманг хотел видеть непосредственно как частицы, перемещенные в три измерения. Таким образом, она адаптировала более наступающую систему отображения, та, которые используют три камеры, до сих пор только использовавшиеся для изучения течения в водоеме, отрывающегося цилиндры с поршнями, генерирующими силу. “Инженеры использовали этот метод в течение многих лет, но его применение в новинку для биологии”, отмечает Рыба.

Flammang и ее коллеги проверили две колючих акул-катранов и две цепочечных акул-катранов путем помещения их в бак для воды с постоянным течением в водоеме, таким образом, акулы плавали на месте. Она также посмотрела на течение в водоеме, отрывающееся акула «робот», имевший гибкий пластмассовый хвост. (Для больше, посмотрите эти видео колючего плавания акулы-катрана и автоматизированного плавника.) Большинство рыб создает кольцо воды в конце каждого щелчка хвоста. Хвост выдвигает воду, когда это двигается в сторону, затем отсылает воду, вращающую, поскольку это останавливается для изменения направления. Акулы, как думали, произвели два кольца в том пункте, одном маленьком и одном большом из-за формы хвоста, и это — то, что происходит с автоматизированным хвостом.

Но в действительности, хвост акулы отделяет второе кольцевое право, поскольку это достигает средней линии животного, Флэмманг и ее коллеги сообщают в выпуске 22 декабря Продолжений Королевского общества B. То кольцо больше и соединяется с кольцом, сгенерированным в конце щелчка хвоста. “Это обеспечивает большое преимущество”, говорит Флэмманг. Вместо того, чтобы просто получить толчок, поскольку хвост достигает степени своего изгиба, акула добавила толчок midswing. “Это может позволять животному производить почти непрерывный толчок”. Флэмманг думает, что акула использует мышцу, которую она охарактеризовала, чтобы укрепить хвост midswing, изменив его форму немного, отбросить дополнительный вихрь.

“У акулы есть еще один градус изощренности” в генерации толчка, говорит Майкл Триэнтэфиллоу, океанский инженер в Массачусетском технологическом институте в Кембридже. “Такие наблюдения могут привести к лучшим проектам” для подводных транспортных средств, он отмечает, хотя он предостерегает, что проектирование перемещающих форму компонентов “, кажется, усложняет вещи”. Однако Flammang неустрашим: “Я хотел бы построить полностью функционирующую модель хвоста акулы, которая может [изменить] жесткость”.

Добавить комментарий