大自然中最簡單的生物之一具有優雅的推進方式。

2021-01-09 騰訊網

穿過海洋的運動可能很艱巨。水比空氣更粘,因此水下生物在遊泳時必須克服強烈的摩擦阻力。

為了使事情變得更加困難,液態水無法提供任何固體。

但是,在世界海洋中遊蕩了半個世紀的低水母卻提出了一種優雅而有效的推進方式。

科學家發現,至少一種水母通過其脈動的膠狀起伏而產生了沿相反方向旋轉的渦流。在兩個渦流相遇的地方,當水靜止時,碰撞產生了一個區域-實際上,形成了水母用來推開的壁。

南方大學整合生物學教授Bradford J. Gemmell表示,水母具有簡單透明的簡單身體結構,「代表了一個非常好的模型,可以理解動物如何與周圍的水相互作用,從而有效地移動。」佛羅裡達。「例如,比人類創造車輛的效率更高。」

加州理工學院航空與機械工程學教授約翰·O·達比裡(John O. Dabiri)表示:「本文以這些動物有效遊動的日益增長的方法組合為另一篇文章。」 Dabiri博士過去曾與Gemmell博士合作,但並未參與當前的研究。

像我們這樣的陸生動物的運動很容易,因為我們下面的地面通常不會移動。蓋梅爾博士說:「我們反對這樣做,而且沒有任何進展。」 「所以所有的力量都轉移到我們的腿,腳上,然後向前移動。」

推入水,它就會移開。如何使水保持靜止?

海ly所使用的反向旋轉渦流是地面效應的一種變化。Gemmell博士說:「很長一段時間以來,人們就已經知道,當您在堅固的邊界附近遊泳或飛行時,性能會得到明顯提高。」

那是因為液體的流動在像海底這樣的固體表面附近變慢,並且確實在其表面處停下來。因此,當某個物體在底部附近遊動時,水不會輕易流失,這使自行變得容易一些。

公海中沒有牆壁,地面或其他表面,因此水母會創造出自己的水牆。

科學家們捕獲了八隻月水母Aurelia aurita的高速視頻,以研究它們的遊泳運動。

當水母完成其中一衝程並放鬆時,它會生成一個旋轉狀的甜甜圈形狀的環,稱為「停止渦流」,而動物的過大的「鐘形」部分會捕獲該渦流。當鐘聲收縮時,它會形成第二個液體環,即起始渦流,向相反的方向旋轉。當水母在水中升起時,開始和結束的渦流會匯合,形成有助於推進的虛擬壁。

這種不動的水環只是短暫存在,因此不如真正的牆有效。但這仍然可以幫助水母。「很酷的事情是,他們能夠在開闊水域中做到這一點,」 Gemmell博士說。「他們不需要在固體表面附近的任何地方就能獲得這種好處。」

水母如何有效遊泳的知識可能會激發未來的水下機器人。

那是達比裡博士試圖建造多年的東西,但現在他採取了另一種方法:將微電子技術嵌入到活水母中,命令它們去科學家想要去的地方,有可能將它們變成可以攜帶傳感器以測量海洋狀況的活機器人。他說:「我們刺激他們的肌肉以我們決定的速度遊泳。」

達比裡博士說,去年在《科學進展》雜誌上發表的這項研究是合乎道德的,因為水母沒有疼痛感受器或大腦,也沒有表現出壓力反應。

他說:「我們能夠證明這些動物實際上可以使它們比自然界更有效地遊泳。」

相關焦點

  • 大自然中搖曳的白色精靈|優雅的花舞者
    在大自然蘊育著成千上萬的顏色,在色彩斑斕的世界中,白色的花朵代表著純潔、謙卑和清淡,表達著一種真切、淡雅、乾淨而舒心的美,給人們帶來輕鬆和明亮的感受。今天布爾瑪小課堂就來為大家介紹20種大自然中的白色花精靈。1.
  • 大自然中的5種動物獨特的繁殖方式
    動物繁殖的方式分為卵生、卵胎生和胎生。一些動物實際的繁殖過程還相當奇特,甚至讓人們難以理解和相信。但它們均是可以通過科學的方式進行解釋的。在本文中,小編就要帶你了解,大自然中的5種動物獨特的繁殖方式。只有在覓食時才會露出自己的頭,以捕捉流過的富有生物和小型魚蝦。除了亮眼的外形和內向細心的天性,它們還有一項奇特的本領,那就是孵化小魚的方式。有別於一般魚類把卵吸附在水裡隱秘的角落,雄性黃頭後頜魚會將卵含在口中,直到孵化為止。下半身會埋在沙中,並不時地將魚卵吐出來翻動,確保魚卵吸收水中的氧氣。在此過程中,還會小心觀察四周,確保沒有掠食者在它吐出魚卵時趁機吃掉魚卵。
  • 大自然中的5種動物獨特的繁殖方式
    動物繁殖的方式分為卵生、卵胎生和胎生。一些動物實際的繁殖過程還相當奇特,甚至讓人們難以理解和相信。但它們均是可以通過科學的方式進行解釋的。在本文中,小編就要帶你了解,大自然中的5種動物獨特的繁殖方式。只有在覓食時才會露出自己的頭,以捕捉流過的富有生物和小型魚蝦。除了亮眼的外形和內向細心的天性,它們還有一項奇特的本領,那就是孵化小魚的方式。有別於一般魚類把卵吸附在水裡隱秘的角落,雄性黃頭後頜魚會將卵含在口中,直到孵化為止。下半身會埋在沙中,並不時地將魚卵吐出來翻動,確保魚卵吸收水中的氧氣。在此過程中,還會小心觀察四周,確保沒有掠食者在它吐出魚卵時趁機吃掉魚卵。
  • 大自然最壯觀的奇蹟之一是北極光——冰島
    冰島領土位於大西洋中脊之上,巖漿活動活躍,全國活火山多達30座,是世界上最活躍的火山地區之一。最高峰華納達爾斯火山海拔2119米。冰川佔全島面積的11.5%。由於冰川和火山大範圍地並存,因此有「冰與火之國」、「極圈火島」、「火山島」、「霧島」、「冰封的土地」之稱。秋冬季常有極光出現。
  • 走進大自然,用什麼方式給孩子「最野」的自然
    走進大自然,感受大自然。大自然在跟你分享它的秘密,在不知名的花兒,在稀奇古怪的昆蟲裡,在潺潺溪流飛瀑下,大自然蘊藏無限神奇。一起走出鋼筋水泥房,深入大自然,探路而行,可以嗅香草,識新物,透過植物認識世界從自然的微末處觀察物種的生存繁衍,從宏觀的生態角度洞察大自然的生存智慧。
  • 海底森林中最優雅的泳客——草海龍和葉海龍
    這些凸起物並不能作為它們前進的推進力,而只是為了完美地擬態。葉海龍遊動的推進力主要來自脖子兩側的胸鰭和尾部位於尾部的背鰭,這些細小的鰭幾乎完全透明,因此很難分辨。它們也因為這一身華麗的葉片長裙和搖曳生姿的泳態,被稱為「世界上最優雅的泳客」。
  • 人類阻礙物競天擇,是大自然中失敗的生物嗎?
    然而人類出現後,不斷救死扶傷,幫助瀕危物種建立自然保護區,大大削弱了大自然的「篩選」能力,人類在阻礙生物的進化,讓生物的進化逐漸放緩,這是大自然的失敗嗎?人類的出現,在短時間內來看,是自然界乃至宇宙最大的成功和奇蹟。但是從長遠來看,人類的出現,或許是自然界的一次失敗?
  • 大自然的鬼斧神工,簡單的六邊形背後深刻的數學和物理
    人們早在18世紀就明白了這一點,用達爾文的話說,六邊形的蜂巢是「最省勞動力、也最省材料的選擇」。他認為,既然六邊形蜂巢所需要的能量和時間是最少的,那麼在自然選擇的作用下,這種建造方式就成了蜜蜂的本能。不過,就算蜜蜂真的會測量巢房的角度,會測量牆壁的厚度,它們也未必需要依賴這種本能。因為,創造六邊形是大自然一貫的做法。
  • 大自然是最偉大的發明家
    在幾十億年前,大自然在地球上誕生了,他看著簡陋而又簡單的地球,決定發明一些東西,給地球帶來一些不一樣。他首先發明的是生命的第一形態——細菌,但這種生命形態太簡單也太原始了,所以大自然選擇了改進措施,發明了海洋和其它的水,然後在海洋環境中,發明了生物的單細胞生物——藍綠藻,這也是最基本的生命體。大自然似乎在此嘗到了甜頭,開始著重改善地球的生態環境,以適合更多更複雜的生命誕生,也就是構建一個最適合他發揮的實驗室!
  • 我國是地球上生物種類最豐富的國家之一
    「生物多樣性」不再只是一個環保概念,而是涉及自然與文化多層面的生命共同體 列入《世界遺產名錄》的自然遺產地,涵括了基於生物多樣性原址保護的最重要的自然棲息地,包括從科學和保護多重角度判斷,具有突出的和普遍價值的瀕危物種棲息地。
  • 我國是地球上生物種類最豐富的國家之一
    「生物多樣性」不再只是一個環保概念,而是涉及自然與文化多層面的生命共同體列入《世界遺產名錄》的自然遺產地,涵括了基於生物多樣性原址保護的最重要的自然棲息地,包括從科學和保護多重角度判斷,具有突出的和普遍價值的瀕危物種棲息地。
  • 蘑菇是地球上最古老的生物之一
    而蘑菇這種由一個個微小的個體,組合成一個統一的整體的生物,相較於動物和植物來講,它們不僅僅屬於第三世界這麼簡單。它們可以在外太空生存,可以影響大腦,有時候我們不禁懷疑,它們是否有思想。     蘑菇是地球上最古老的生物之一。劍橋大學古生物學家馬丁·史密斯也承認,蘑菇是第一批離開水生環境的生物體,並在土地上定居。    在2016年,科學家發現了4.4億歲的蘑菇化石。
  • 完美的方案就藏在大自然中
    彼時,他想為身處沙漠腹地的探險者和長期在缺水地區生活和工作的人設計一款具有強大蓄水能力的便攜杯。  沐霧甲蟲所生活的納米布沙漠,是世界上最為乾旱的地區之一,年降水量僅有 1.3 釐米,但沙漠中常會出現霧。在人跡罕至的沙漠生存,沐霧甲蟲「身懷絕技」。它們的鞘翅上有一種「超親水」紋理,同時甲殼上還有一種超疏水」凹槽。兩者共同合作,沐霧甲蟲就可以從外界的空氣中吸取水蒸汽。
  • Science揭示大自然的美麗之一:植物的綠色「防曬霜」
    綠色植物和某些其他生物利用太陽能將二氧化碳和水合成食物的過程被稱作光合作用。研究人員的模型借鑑了複雜網絡科學的理念,這是一個致力於探索手機、大腦和電網高效運行的領域。該模型描述了一個簡單網絡,它能輸入兩種不同顏色的光,同時還可以輸出穩定的太陽能功率。這種狹窄輸入產生了顯著的結果。
  • 大自然中的「眼睛」
    自然界中生物的眼睛大體上有兩類,一類是相機型眼,另一類是複眼。人類的眼睛是典型的相機型眼,即通過一個單鏡頭(眼珠)將圖像聚焦到光敏感的視網膜上,再將這些視覺形象轉變成神經信號傳送給大腦。相機型的眼睛通過不同方式來調節晶狀體改變焦距,以看清不同距離的目標。  人眼裡面的視網膜相當於照像機的膠捲,但是卻比膠捲精密得多。
  • 大自然是最好的老師:論啟發科技的仿生學應用
    通過不斷地修修補補,大自然找到了許多獨特的設計方案,從大象的長鼻子到仙人掌的棘刺,甚至白蟻丘在設計上也能讓涼爽空氣流通進出,為這些小昆蟲提供一個舒適的家。因此,世界上最聰明的設計師和工程師都在師法自然,眾多人工技術都建立在自然的設計之上。在生物學中,有一個領域便是研究如何模仿自然界的各種生存策略,促進發明和發展人類的科學技術。該領域便是仿生學,字面意義即 「生物模擬」。
  • 秋冬時尚簡單搭配,這幾組基礎款示範平價優雅,顯瘦時尚還氣質
    在秋冬裝中,風衣絕對是基本款式中必不可少的一件。無論是簡單流暢的切割還是直線明亮的線條,都詮釋了時髦而經典的風衣。 米色中長風衣雖然柔和但不柔軟。它只顯示了一個三十歲的女人的輕熟。長度剛好到達大腿上部。配上高腰錐形牛仔褲,兩腳方式覆蓋大腿,看上去又瘦又小。女人一定不能錯過它。
  • 為什麼生物在進化中,無法以永生這種方式在組建自身的DNA呢?
    說到永生,這似乎是很多人的嚮往,從古至今,有著無數的人都在追尋永生的方法,當然最後的結果都是一無所獲的,那麼為什麼幾十億年在生物的進化中,不是選擇以永生這種方式在組建自身的dna呢?其實永生和進化本來就是個悖論,簡單的說永生的生命無法進化。
  • 世界上最先進的潛艇推進方式:潛艇泵噴推進器
    ,圖為澳大利亞新一代常規動力潛艇,將採用法國技術,使用泵噴推進器。建造中維吉尼亞級潛艇,可見正在安裝泵噴推進裝置。採用噴水推進的潛艇,具有卓越的高速機動性,迴轉時,噴水推進裝置產生的側向力可使迴轉半徑減小。
  • 神話中以夢為食的食夢貘,大自然中五種貘,哪種最接近神獸?
    在神話傳說中,記載著各種奇特的生物,都具有某種特殊的本領,而其實很多傳說中生物都在大自然中有原型,這次來認識食夢貘這種中國傳說一種生物,只吞食惡夢,留下美夢的神獸,在大自然中五種貘,哪種最接近傳說中神獸?