Математика обясни как плува скариди

Някои ракообразни, като скариди и омари, плуване, използвайки ритмични движения на четири или пет двойки pleopod крайниците, подобни малки гребла.

Изчисленията показват, че движението на скариди и омари 30% ефективни синхронни движения, и повече от три пъти по-ефективни движения, насочени от главата до опашката.

Всеки крак първоначално с вода сила избутва назад, а след това се обърна, за да се намали съпротивлението и се премества в начална позиция. Честотата на тези движения може да достигне десет импулси в секунда. В този край ред, а не едновременно в строга последователност. Първо сили се изтласква по-близо до опашката, а след това забави с една четвърт от един цикъл следващия, и така нататък. Отвън прилича на вълните, идващи от опашката към главата.

Група от американски учени, състоящ се от четири математици и един биолог, решили да разберете защо естествени ракообразни подбор са избрали такава сложна стил на плуване. С помощта на компютърен модел, който да отчита динамиката на флуиден поток, изследователите сравняват три начина за гребане: синхронен движение на краката в същото време, вълнообразно движение на опашката към главата в обратна посока.

"Когато за първи път започнах да мисля obetom метод за навигация, стори ми се, че движението на главата до опашката ще даде по-голяма механична предимство, но симулации са показали, че това не е така"- казва съавторът Тимъти Люис (Timothy Люис) от Университета на Калифорния в Дейвис.

Изчисленията показват, че движението на скариди и омари 30% ефективни синхронни движения, и повече от три пъти по-ефективни движения, насочени от главата до опашката.

Намирането че ракообразни са избрали най-рационалния начин за плуване, учените решили да проучат внимателно невронни вериги, които контролират този процес.

"всеки "гребло" се контролира от един чифт на нервните клетки, които от своя страна да инхибират всяка друга - обяснява биолог Brian Myulloni (Brian Mulloney). - контрол Един невронни лицеви друга - назад. Резултатът е ритмичен пулс, като метроном",

На свой ред, всяка двойка такива метрономи някои асиметрично свързани към неврони след "гребло", Математически анализ е показал, че това асинхронна комуникация е идеален за осигуряване на закъснение от една четвърт от цикъла, необходима за най-ефективния гребане.

По този начин, с помощта на математически методи, учените са показали как естественият подбор на нивото на невронни вериги организми придобие комплекс поведение, което позволява да се използва енергията по-ефективно.

Повече информация за резултатите от работата може да се намери в статия, публикувана в списание PNAS.