الفيزياء في عالم الحيوان: طيور الغوص ونظام سلامتها



. , . , , , , . . , , . — , , 10—100 25 . Sula 71—91 , — 1,5 , 0,7—1,5 . 140 /.

كيف تكون هذه الطيور قادرة على ذلك؟ الأطيش لديها العديد من آليات الحماية للجهاز السمعي والبصري والجسم كله. وقد أوضحت دراسة حديثة قام بها فريق من العلماء في معهد فيرجين بوليتكنيك الوضع. تم نشر النتائج في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم .

“كنا مهتمين بما يحدث للطيور عندما تنغمس في الماء. يقول صني جونغ ، أحد أعضاء فريق البحث ، إن الدمى أظهرت نتيجة مذهلة. درس الباحثون أثناء عملهم الميكانيكا الحيوية للطيور أثناء الغوص. ووجد الباحثون أن شكل رأس الطائر وطول العنق والرقبة العضلية يقاوم بشكل فعال المقاومة الأولية وزيادة ضغط عمود الماء بعمق ، مما يمنع التأثيرات السلبية للضغط المرتفع على الرقبة الرفيعة وكامل جسم الطائر. القوة الرئيسية التي تعمل على رأس الطائر في بداية الغوص هي المقاومة. تعلمت أسماكه من التغلب عليها دون مشاكل.

ركزت الدراسات السابقة على الجوانب البيئية للغرائز المفترسة للطيور. قرر جانج وزملاؤه دراسة آلية غمر الأطيش في الماء. كانت مجموعة من العلماء هي أول من اكتشف تفاصيل كثيرة عن فيزياء الغمر ، بما في ذلك السمات الهيكلية للجسم ، والتي تسمح للطيور بالشعور الرائع في أعماق كبيرة. ابتكر العلماء نموذجًا للجسم والرقبة (بالعضلات). أيضا ، طبع الخبراء على نسخ طابعة 3D من جماجم gannetwha. تم إنشاء النسخ على أساس الجماجم الحقيقية التي قدمتها مؤسسة سميثسونيان.

بفضل "المطبوعات" ، تمكن العلماء من قياس القوى التي تعمل على رأس الطائر ورقبته أثناء الغوص. لمزيد من استكشاف إمكانيات الأفضل ، ابتكر العلماء نموذجًا ثلاثي الأبعاد لرأس وعنق مفخخة. تقرر تبسيط النموذج وتعقيده تدريجيًا أثناء العمل. تم وضع الرأس على "رقبة" مطاطية مرنة. تم غمر النظام بأكمله عدة مرات في الماء ، حيث عانى من غطس الغوص. تم غمر "الرأس" و "العنق" في أعماق مختلفة بزوايا مختلفة. تم تغطية العنق الاصطناعي بمواد مختلفة ذات خصائص مختلفة. تم تصوير عملية الغمر على كاميرا عالية السرعة ، مما ساعد على إثبات الحقيقة.



هذا بالضبط ما قمنا به. يقول Brian Chang من جامعة Wansington: لقد وجدنا نظامًا معقدًا وقررنا تبسيطه. أظهرت نتيجة التحليل أنه ، اعتمادًا على هندسة الرأس ، لا يمكن للضغط القوي عليه أن يكون له أي تأثير تقريبًا ، ولكن يمكن أن يضر بصحة الطيور بشكل خطير. درس العلماء أيضًا قوة الرقبة ، والتي يمكن أن تصمد أمام الأحمال الهائلة.

“وجدنا أنه بالنسبة لجميع الأطيش ، تم تعديل الرأس بطريقة خاصة ، وهو ما يميز الطيور الأخرى في العائلة. هذا يقلل من تأثير عمود الماء على الجمجمة. كما اتضح ، فإن السبب يكمن أيضًا في حقيقة أن الأطيش قبل الغوص تقلل بشكل كبير من عضلات الرقبة ، مما لا يؤدي إلى موت هذه الطيور. عن طريق تقلص عضلات الرقبة ، تقلل الأطيش من تأثير مقاومة الماء على الجسم.

سمحت الميكانيكا الحيوية للعلماء بإنشاء نماذج من الهياكل العظمية ليس فقط البوبيات ، التي تمت مناقشتها في هذه المقالة. "في دراستنا ، ركزنا على المغفلين والغاق ، الذين يظهرون خيالًا حقيقيًا عندما يتعلق الأمر بالصيد بالغطس." اتضح أن شكل الرأس ، وخصائص مادة الرقبة ، ومعدل الدخول إلى الماء لها أهمية كبيرة للتغلب على مقاومة الماء. عند الغوص ، يأخذ جسم الطائر شكلًا ممدودًا ، يدخل الطائر في الماء ، مثل سهم يتم تحريره من القوس.



يعتبر جسم الأطيش مثاليًا للغوص عالي السرعة. من المثير للاهتمام أن أفراد الأسرة الآخرين ليس لديهم القدرة على الغوص في الماء ، والانفصال عن الارتفاع والغوص.

لسوء الحظ ، ليس لدى الشخص فرصة للدفاع عن نفسه عند الغوص في عمق في غضون دقائق ، كما تفعل الطيور. لكن الكثير من الناس يحبون الغوص من فوق. في الوقت الحاضر ، أصبحت الرياضات المتطرفة مثل الغوص بالماء من مرتفعات كبيرة - من الجسور والمنحدرات والأشياء العالية الأخرى أكثر شيوعًا. نتائج الدراسة ، التي حصل عليها العلماء ، ستساعد في وضع توصيات للمتطرفين ، وتجنب الضرر عند دخول عمود الماء. يقول العلماء:

"نعتقد أن النتائج التي توصلنا إليها يمكن استخدامها من قبل الغواصين الحقيقيين ".

Source: https://habr.com/ru/post/ar398089/


All Articles