Matematyka wyjaśnił, jak pływać krewetek

Niektóre skorupiaki takie jak krewetki i homary, pływać używając rytmiczne ruchy czterech lub pięciu par pleopod kończyn, podobnych małe łyżkach.

Obliczenia wskazują, że ruch z krewetek i homara 30% efektywnych synchronicznych uderzeń, jak i więcej niż trzy razy bardziej wydajny ruch skierowany od głowy do ogona.

Każda noga początkowo siłą odpycha wodę, a następnie zwrócił się w celu zmniejszenia oporu i zostaje przeniesiony do położenia początkowego. Częstotliwość takich ruchów mogą osiągnąć dziesięć impulsów na sekundę. Kończyny w tym samym wierszu, a nie równocześnie w ściśle określonej kolejności. Pierwsza para nóg jest popychany bliżej ogona, to opóźnione o ćwierć cyklu następnego, i tak dalej. Z zewnątrz przypomina fale pochodzące od ogona do głowy.

Grupa amerykańskich naukowców, składający się z czterech matematyków i jeden biolog, postanowił dowiedzieć się, dlaczego naturalne skorupiaki selekcji wybrali taki skomplikowany styl pływania. Przy pomocy modelu komputerowego, który bierze pod uwagę dynamikę przepływu płynu, badacze w porównaniu trzy sposoby rowing: synchroniczny ruch ramion w tym samym czasie, przypominający falę ruchu ogona do głowicy w kierunku odwrotnym.

"Kiedy zaczynałem myśleć obetom metodę nawigacji, wydawało mi się, że ruch głowy do ogona dałoby większą przewagę mechaniczną, ale symulacje wykazały, że tak nie jest"- mówi współautor Timothy Lewis (Timothy Lewis) z University of California w Davis.

Obliczenia wskazują, że ruch z krewetek i homara 30% efektywnych synchronicznych uderzeń, jak i więcej niż trzy razy bardziej wydajny ruch skierowany od głowy do ogona.

Uznając, że skorupiaki wybrały najbardziej racjonalny sposób pływania, naukowcy postanowili dokładnie zbadać obwodów neuronalnych, które kontrolują ten proces.

"każdy "nerwowo przebierać palcami" kontrolowany jest przez parę komórek nerwowych, co z kolei hamuje siebie - wyjaśnia Biolog Brian Myulloni (Brian Mulloney). - steruje jeden neuron wcisnąć inny - do tyłu. Rezultatem jest rytmiczne impulsów, jak metronomie",

Z kolei każda para takich metronomes niektórych asymetrycznie połączony neuronów po uszkodzeniu "nerwowo przebierać palcami", Analiza matematyczne wykazały, że asynchronicznej komunikacji jest idealny do zapewnienia opóźnienia ćwierć cyklu niezbędne do najbardziej skutecznej nożna.

W ten sposób, przy pomocy metod matematycznych, naukowcy wykazali, w jaki sposób dobór naturalny na poziomie obwodów nerwowych organizmów nabyć złożone zachowanie, co pozwala na bardziej efektywne wykorzystanie energii.

Więcej informacji o wynikach prac można znaleźć w artykule opublikowanym w czasopiśmie PNAS.