Kaip juda sepijos? rašalo sielos

Gamtos logika yra vaikams prieinamiausia ir naudingiausia logika.

Konstantinas Dmitrijevičius Ušinskis(1823-03-03–1871-03-01) - rusų kalbos mokytojas, mokslinės pedagogikos Rusijoje pradininkas.

BIOFIZIKA: REKLAMA GYVOJI GAMTOJE

Žaliųjų puslapių skaitytojams siūlau pasidomėti žavingas biofizikos pasaulis ir susipažinti su pagrindine reaktyvinio judėjimo laukinėje gamtoje principai. Šios dienos programa: medūzos kampelis- didžiausia medūza Juodojoje jūroje, šukutės, iniciatyvus laumžirgio lerva, skanus kalmarai su savo neprilygstamu reaktyviniu varikliu ir nuostabios sovietinio biologo iliustracijos ir gyvūnų tapytojas Kondakovas Nikolajus Nikolajevičius.

Pagal reaktyvinio varymo principą laukinėje gamtoje juda nemažai gyvūnų, pavyzdžiui, medūzos, šukutės, laumžirgio rokerio lervos, kalmarai, aštuonkojai, sepijos... Susipažinkime su kai kuriais iš jų iš arčiau ;-)

Reaktyvinis medūzų judėjimo būdas

Medūzos yra vienas iš seniausių ir gausiausių plėšrūnų mūsų planetoje! Medūzos kūnas yra 98% vandens ir daugiausia susideda iš laistymo jungiamasis audinys – mesoglea veikiantis kaip skeletas. Mezoglėjos pagrindas yra baltymas kolagenas. Želatinis ir skaidrus medūzos kūnas yra varpelio arba skėčio formos (skersmuo nuo kelių milimetrų iki 2,5 m). Dauguma medūzų juda reaktyvus būdas išstumdamas vandenį iš skėčio ertmės.

Medūza Cornerota(Rhizostomae), skifo klasės koelenteratų atsiskyrimas. Medūza ( iki 65 cm skersmens) neturi kraštinių čiuptuvų. Burnos kraštai yra pailginti į burnos skilteles su daugybe raukšlių, kurios suauga ir sudaro daug antrinių burnos angų. Burnos skilčių palietimas gali sukelti skausmingus nudegimus dėl geliančių ląstelių veikimo. Apie 80 rūšių; Jie gyvena daugiausia atogrąžų, rečiau vidutinio klimato jūrose. Rusijoje - 2 rūšys: Rhizostoma pulmo paplitęs juodas ir Azovo jūros, Rhopilema asamushi rasta Japonijos jūroje.

Srautinio pabėgimo jūros šukutės moliuskai

Jūros vėžiagyvių šukutės, paprastai tyliai gulinčios apačioje, kai prie jų artėja pagrindinis priešas – žaviai lėtas, bet itin klastingas plėšrūnas – jūrų žvaigždės- staigiai suspauskite jų korpuso vožtuvus, jėga išstumdami iš jo vandenį. Taip naudojant reaktyvinio varymo principas, jie plūduriuoja aukštyn ir, toliau atidarydami ir uždarydami apvalkalą, gali nuplaukti nemažą atstumą. Jei dėl kokių nors priežasčių šukutės neturi laiko pabėgti su savimi reaktyvinis skrydis, jūros žvaigždė suima ją rankomis, atidaro kiautą ir valgo ...

Šukutės(Pecten), dvigeldžių (Bivalvia) klasės jūrų bestuburių gentis. Šukutės kiautas suapvalintas tiesiu vyrių kraštu. Jo paviršius padengtas radialiniais šonkauliais, besiskiriančiais nuo viršaus. Korpuso vožtuvus uždaro vienas stiprus raumuo. Pecten maximus, Flexopecten glaber gyvena Juodojoje jūroje; Japonijos ir Okhotsko jūrose - Mizuhopecten yessoensis ( iki 17 cm skersmens).

Rocker laumžirgio reaktyvinis siurblys

temperamentas laumžirgio lervos, arba peleninis(Aeshna sp.) ne mažiau plėšri nei jo sparnuoti giminaičiai. Dvejus, o kartais ir ketverius metus ji gyvena povandeninėje karalystėje, šliaužioja uolėtu dugnu, susekdama mažus vandens gyventojus, su malonumu įtraukdama į savo racioną gana didelio kalibro buožgalvius ir mailius. Pavojaus akimirkomis laumžirgio rokerio lerva pakyla ir trūkčioja į priekį, vedama nuostabaus žmogaus darbo. reaktyvinis siurblys. Paimdama vandenį į užpakalinę žarną ir staigiai jį išmesdama, lerva šokinėja į priekį, varoma atatrankos jėgos. Taip naudojant reaktyvinio varymo principas, rokerio laumžirgio lerva slepiasi nuo ją persekiančios grėsmės pasitikinčiais trūkčiojimais ir trūkčiojimais.

Reaktyvūs kalmarų nervinio „greitkelio“ impulsai

Visais aukščiau nurodytais atvejais (medūzų, šukučių, rokerio laumžirgio lervų reaktyvinio varymo principai) stūmimai ir trūkčiojimai yra atskirti vienas nuo kito dideliais laiko tarpais, todėl didelis judėjimo greitis nepasiekiamas. Norėdami padidinti judėjimo greitį, kitaip tariant, reaktyviųjų impulsų skaičius per laiko vienetą, reikia padidėjęs nervų laidumas kurie skatina raumenų susitraukimą, aptarnaujantis gyvą reaktyvinį variklį. Toks didelis laidumas įmanomas esant dideliam nervo skersmeniui.

Yra žinoma, kad kalmarai turi didžiausias nervų skaidulas gyvūnų karalystėje. Vidutiniškai jie pasiekia 1 mm skersmens – 50 kartų didesni nei dauguma žinduolių – ir sužadina dideliu greičiu. 25 m/s. Ir trijų metrų kalmaras dosidicus(jis gyvena prie Čilės krantų) nervų storis fantastiškai didelis - 18 mm. Nervai stori kaip virvės! Smegenų signalai – susitraukimų sukėlėjai – veržiasi nervingu kalmarų „greitkeliu“ automobilio greičiu – 90 km/val.

Kalmarų dėka nuo XX amžiaus pradžios sparčiai pažengė į priekį nervų gyvybinės veiklos tyrimai. "Ir kas žino, rašo britų gamtininkas Frankas Lane'as, Galbūt dabar yra žmonių, kurie kalmarams skolingi, kad jų nervų sistema yra normalios būklės ... "

Kalmarų greitį ir manevringumą paaiškina ir puikus hidrodinamines formas gyvūno kūnas, kodėl kalmarai ir pravarde „gyva torpeda“.

kalmarai(Teuthoidea), pobūris galvakojų dešimtkojų būrys. Dydis paprastai yra 0,25-0,5 m, tačiau kai kurios rūšys yra didžiausi bestuburiai(Architeuthis genties kalmarai pasiekia 18 m, įskaitant čiuptuvų ilgį).
Kalmarų kūnas yra pailgas, smailus į nugarą, torpedos formos, o tai lemia didelį jų judėjimo greitį kaip vandenyje ( iki 70 km/val), ir ore (kalmarai gali iššokti iš vandens į aukštį). iki 7 m).

Squid reaktyvinis variklis

Reaktyvinis varymas, dabar naudojamas torpedose, orlaiviuose, raketose ir kosminiuose sviediniuose, taip pat būdingas galvakojai - aštuonkojai, sepijos, kalmarai. Labiausiai domina technikas ir biofizikus kalmarų reaktyvinis variklis. Atkreipkite dėmesį, kaip paprastai, su minimaliomis medžiagų sąnaudomis gamta išsprendė šią sudėtingą ir vis dar nepralenkiamą užduotį ;-)

Iš esmės kalmarai turi du iš esmės skirtingus variklius ( ryžių. 1a). Lėtai judant, jis naudoja didelį deimanto formos peleką, periodiškai pasilenkiantį važiuojančios bangos pavidalu išilgai kūno. Kalmarai naudoja reaktyvinį variklį, kad greitai nusimestų.. Šio variklio pagrindas yra mantija - Raumuo. Jis supa moliusko kūną iš visų pusių ir sudaro beveik pusę jo kūno tūrio ir sudaro savotišką rezervuarą - mantijos ertmė – gyvos raketos „degimo kamera“.į kurį periodiškai įsiurbiamas vanduo. Mantijos ertmėje yra žiaunos ir Vidaus organai kalmarai ( ryžių. 1b).

Su reaktyviniu plaukimo būdu gyvūnas siurbia vandenį per plačią atvirą mantijos plyšį į mantijos ertmę iš ribinio sluoksnio. Mantijos tarpas sandariai „užsegamas“ specialiomis „sagų sąsagomis“, gyvo variklio „degimo kamerą“ užpildžius jūros vandeniu. Mantijos tarpas yra netoli kalmarų kūno vidurio, kur jis yra didžiausias. Jėga, sukelianti gyvūno judėjimą, sukuriama išleidžiant vandens srovę per siaurą piltuvą, esantį ant kalmaro pilvo paviršiaus. Šis piltuvas arba sifonas, - gyvo reaktyvinio variklio „purkštukas“..

Variklio „purkštukas“ turi specialų vožtuvą ir raumenys gali jį pasukti. Keičiant piltuvo-purkštuko montavimo kampą ( ryžių. 1v), kalmarai vienodai gerai plaukia tiek pirmyn, tiek atgal (jei plaukia atgal, piltuvas tęsiasi išilgai kūno, o vožtuvas prispaudžiamas prie jo sienelės ir netrukdo vandens srovei, tekančiai iš mantijos ertmės; kai kalmaras reikia judėti į priekį, laisvas piltuvo galas šiek tiek pailgėja ir pasilenkia vertikalioje plokštumoje, jo išvadas užlenktas ir vožtuvas įgauna sulenktą padėtį). Reaktyviniai smūgiai ir vandens siurbimas į mantijos ertmę nepastebimu greičiu eina vienas po kito, o kalmarai kaip raketa skrieja per vandenyno mėlynę.

Kalmarai ir jo reaktyvinis variklis – 1 pav

1a) kalmarai - gyva torpeda; 1b) kalmarų reaktyvinis variklis; 1c) antgalio ir jo vožtuvo padėtis, kai kalmarai juda pirmyn ir atgal.

Gyvūnas praleidžia sekundės dalis vandens paėmimui ir jo išvarymui. Siurbdami vandenį į mantijos ertmę užpakalinėje kūno dalyje lėto inercinio judėjimo laikotarpiais, kalmarai taip išsiurbia ribinį sluoksnį, taip užkertant kelią srauto atsiskyrimui netolygaus tėkmės metu. Didindami išleidžiamo vandens dalis ir padidindami mantijos susitraukimą, kalmarai lengvai padidina judėjimo greitį.

Squid reaktyvinis variklis yra labai ekonomiškas, kad jis galėtų pasiekti greitį 70 km/val; kai kurie tyrinėtojai mano, kad netgi 150 km/val!

Inžinieriai jau sukūrė variklis panašus į kalmarų reaktyvinį variklį: Tai vandens patranka veikiantis su įprastiniu benzinu arba dyzelinis variklis. Kodėl kalmarų reaktyvinis variklis vis dar patraukia inžinierių dėmesį ir yra kruopštaus biofizikų tyrimo objektas? Norint dirbti po vandeniu patogu turėti įrenginį, kuris veikia be prieigos atmosferos oras. Kūrybinės inžinierių paieškos yra skirtos dizaino kūrimui hidroreaktyvinis variklis, panašus oro čiurkšlė…

Remiantis puikiomis knygomis:
„Biofizika fizikos pamokose“ Cecilija Bunimovna Katz,
Ir „Jūros primatai“ Igoris Ivanovičius Akimuškina

Kondakovas Nikolajus Nikolajevičius (1908–1999) – Sovietų biologas, gyvūnų tapytojas, biologijos mokslų kandidatas. Pagrindinis jo indėlis į biologijos mokslą buvo įvairių faunos atstovų piešiniai. Šios iliustracijos buvo įtrauktos į daugelį leidinių, pvz Didelis Tarybinė enciklopedija SSRS Raudonoji knyga, gyvūnų atlasuose ir mokymo priemonėse.

Akimuškinas Igoris Ivanovičius (01.05.1929–01.01.1993) – Sovietų biologas, rašytojas – biologijos populiarintojas, mokslo populiarinimo knygų apie gyvūnų gyvenimą autorius. Visasąjunginės draugijos „Žinių“ premijos laureatas. SSRS rašytojų sąjungos narys. Garsiausias Igorio Akimuškino leidinys yra šešių tomų knyga "Gyvūnų pasaulis".

Šio straipsnio medžiaga bus naudinga taikyti ne tik fizikos pamokose Ir biologija bet ir popamokinėje veikloje.
Biofizinė medžiaga yra itin naudingas siekiant sutelkti studentų dėmesį, paversti abstrakčias formuluotes kažkuo konkrečia ir artima, paveikiančia ne tik intelektualinę, bet ir emocinę sferą.

Literatūra:
§ Katz Ts.B. Biofizika fizikos pamokose

§ § Akimushkin I.I. Jūros primatai
Maskva: leidykla „Mintys“, 1974 m
§ Tarasovas L.V. Fizika gamtoje
Maskva: Apšvietos leidykla, 1988 m

Reaktyvinis varymas gamtoje ir technologijose yra labai dažnas reiškinys. Gamtoje tai įvyksta, kai viena kūno dalis tam tikru greičiu atsiskiria nuo kitos. Šiuo atveju reaktyvioji jėga atsiranda be tam tikro organizmo sąveikos su išoriniais kūnais.

Norint suprasti, kas yra pavojuje, geriausia kreiptis į pavyzdžius. gamtoje ir technologijoje yra daug. Pirmiausia kalbėsime apie tai, kaip gyvūnai jį naudoja, o tada – kaip tai pritaikoma technologijose.

Medūzos, laumžirgių lervos, planktonas ir moliuskai

Daugelis, maudydamiesi jūroje, sutiko medūzas. Bent jau Juodojoje jūroje jų užtenka. Tačiau ne visi manė, kad medūzos juda tik reaktyvinės jėgos pagalba. To paties metodo naudojasi laumžirgių lervos, taip pat kai kurie jūrinio planktono atstovai. Jį naudojančių bestuburių jūrų gyvūnų efektyvumas dažnai yra daug didesnis nei techninių išradimų.

Daugelis moliuskų juda taip, kaip mus domina. Pavyzdžiui, sepijos, kalmarai, aštuonkojai. Visų pirma, šukutės jūrinis moliuskas gali judėti į priekį, naudodamas vandens srovę, kuri išsiskiria iš kiauto, kai jo vožtuvai yra smarkiai suspausti.

Ir tai tik keli pavyzdžiai iš gyvūnų pasaulio gyvenimo, kuriuos galima pacituoti, atskleidžiantys temą: „Reaktyvinis varymas kasdieniame gyvenime, gamtoje ir technologijose“.

Kaip juda sepijos

Šiuo požiūriu labai įdomios ir sepijos. Kaip ir daugelis galvakojų, jis juda vandenyje naudodamas šį mechanizmą. Per specialų piltuvą, esantį priešais kūną, taip pat per šoninį plyšį, sepijos paima vandenį į savo žiaunų ertmę. Tada ji energingai išmeta jį per piltuvą. Sepijos nukreipia piltuvo vamzdelį atgal arba į šoną. Tokiu atveju judėjimas gali būti atliekamas įvairiomis kryptimis.

Metodas, kurį naudoja salpa

Įdomus ir salpos naudojamas metodas. Taip vadinamas jūrų gyvūnas, turintis skaidrų kūną. Judėdamas salpa traukia vandenį, tam naudodamas priekinę angą. Vanduo yra plačioje ertmėje, o žiaunos yra jos viduje įstrižai. Skylė užsidaro, kai salpa išgeria didelį gurkšnį vandens. Susitraukia jo skersiniai ir išilginiai raumenys, susitraukia visas gyvūno kūnas. Per galinę angą vanduo išstumiamas. Gyvūnas juda į priekį dėl ištekančios srovės reakcijos.

Kalmarai - „gyvos torpedos“

Bene įdomiausias yra reaktyvinis variklis, kurį turi kalmarai. Šis gyvūnas laikomas labiausiai pagrindinis atstovas bestuburiai, gyvenantys dideliame vandenyno gylyje. Reaktyvinėje navigacijoje kalmarai pasiekė tikrą tobulumą. Netgi šių gyvūnų kūnas savo išorinėmis formomis primena raketą. Tiksliau, ši raketa kopijuoja kalmarus, nes būtent jam priklauso neginčijamas pranašumas šiuo klausimu. Jei reikia judėti lėtai, gyvūnas tam naudoja didelį rombo formos peleką, kuris karts nuo karto pasilenkia. Jei reikia greito metimo, į pagalbą ateina reaktyvinis variklis.

Iš visų pusių moliusko kūną supa mantija – raumeninis audinys. Beveik pusė viso gyvūno kūno tūrio tenka jo ertmės tūriui. Kalmarai naudoja mantijos ertmę, kad galėtų judėti, įsiurbdami į ją vandenį. Tada jis staigiai išstumia susikaupusią vandens srovę per siaurą antgalį. Dėl to jis dideliu greičiu juda trūkčiojimai atgal. Tuo pačiu metu kalmaras sulenkia visus 10 čiuptuvų į mazgą virš galvos, kad įgautų supaprastintą formą. Antgalis turi specialų vožtuvą, gyvūno raumenys gali jį pasukti. Taigi keičiasi judėjimo kryptis.

Įspūdingas kalmarų judėjimo greitis

Turiu pasakyti, kad kalmarų variklis yra labai ekonomiškas. Greitis, kurį jis gali išvystyti, gali siekti 60–70 km / h. Kai kurie tyrinėtojai netgi mano, kad jis gali pasiekti net 150 km/val. Kaip matote, kalmarai ne veltui vadinami „gyva torpeda“. Jis gali kreiptis į dešinėje pusėje, lenkiant žemyn, aukštyn, į kairę arba į dešinę čiuptuvai sulenkti į ryšulį.

Kaip kalmarai kontroliuoja judėjimą

Kadangi vairas yra labai didelis, palyginti su paties gyvūno dydžiu, kad kalmarai galėtų lengvai išvengti susidūrimo su kliūtimi, net judėdami Maksimalus greitis pakanka tik nedidelio vairo judesio. Jei staigiai jį pasuksite, gyvūnas tuoj pat skubės išvirkščia pusė. Kalmarai atlenkia piltuvo galą ir dėl to gali paslysti galva pirma. Jei jis išlenks jį į dešinę, jį išmes į kairę reaktyvinis smūgis. Tačiau kai reikia greitai plaukti, piltuvas visada yra tiesiai tarp čiuptuvų. Gyvūnas šiuo atveju veržiasi uodega į priekį, kaip greitai vaikščiojantis vėžys, jei turėtų arklio judrumą.

Tuo atveju, kai nereikia skubėti, sepijos ir kalmarai plaukia, banguodami savo pelekus. Miniatiūrinės bangos eina per juos iš priekio į galą. Grakščiai slysta kalmarai ir sepijos. Jie tik retkarčiais pasiduoda vandens srove, kuri išsviedžiama iš po jų mantijos. Tokiais momentais aiškiai matomi atskiri smūgiai, kuriuos moliuskas gauna išsiverždamas vandens srove.

skraidantys kalmarai

Kai kurie galvakojai gali įsibėgėti iki 55 km/val. Atrodo, kad niekas neatliko tiesioginių matavimų, tačiau tokį skaičių galime pateikti pagal skraidančių kalmarų nuotolį ir skrydžio greitį. Pasirodo, tokių yra. Stenoteuthis kalmaras yra geriausias visų moliuskų pilotas. Anglų jūreiviai jį vadina skraidančiu kalmaru (flying squid). Šis gyvūnas, kurio nuotrauka pateikta aukščiau, turi mažas dydis, maždaug silkės dydžio. Jis taip greitai persekioja žuvis, kad dažnai iššoka iš vandens, lėkdamas per paviršių kaip strėlė. Šį triuką jis naudoja ir tada, kai jam gresia plėšrūnai – skumbrės ir tunai. Sukūrę maksimalią reaktyvinio srauto trauką vandenyje, kalmarai pakyla į orą, o tada skrenda daugiau nei 50 metrų virš bangų. Skrendant jis yra taip aukštai, kad skraidantys kalmarai dažnai nukrenta ant laivų denių. 4-5 metrų aukštis jiems jokiu būdu nėra rekordas. Kartais skraidantys kalmarai skrenda dar aukščiau.

Britų vėžiagyvių tyrinėtojas daktaras Rhysas savo mokslinis straipsnis apibūdino šių gyvūnų atstovas, kurio kūno ilgis tesiekė 16 cm.Tačiau tuo pat metu jis sugebėjo nuskristi nemažą atstumą oru, po kurio nusileido ant jachtos tiltelio. O šio tilto aukštis siekė beveik 7 metrus!

Pasitaiko atvejų, kai į laivą vienu metu krenta daug skraidančių kalmarų. Senovės rašytojas Trebiusas Nigeris kartą papasakojo liūdną istoriją apie laivą, kuris atrodė neatlaikęs šių jūrų gyvūnų svorio ir nuskendo. Įdomu tai, kad kalmarai sugeba pakilti net be pagreičio.

skraidantys aštuonkojai

Aštuonkojai taip pat turi galimybę skristi. Prancūzų gamtininkas Jeanas Verany stebėjo, kaip vienas iš jų įsibėgėjo savo akvariume ir staiga iššoko iš vandens. Gyvūnas apibūdino maždaug 5 metrų lanką ore, o tada nukrito į akvariumą. Aštuonkojis, įgydamas šuoliui reikalingą greitį, pajudėjo ne tik dėka reaktyvinė trauka. Jis taip pat irklavo su čiuptuvais. Aštuonkojai yra maišyti, todėl plaukia prasčiau nei kalmarai, tačiau kritiniais momentais šie gyvūnai sugeba duoti šansus geriausiems sprinteriams. Kalifornijos akvariumo darbuotojai norėjo nufotografuoti krabą puolantį aštuonkojį. Tačiau į grobį besiveržiantis aštuonkojis išvystė tokį greitį, kad net ir naudojant specialų režimą nuotraukos pasirodė neryškios. Tai reiškia, kad metimas truko kelias sekundės dalis!

Tačiau aštuonkojai dažniausiai plaukia gana lėtai. Mokslininkas Josephas Signlas, tyrinėjęs aštuonkojų migraciją, išsiaiškino, kad aštuonkojis, kurio dydis yra 0,5 m, plaukia vidutiniu maždaug 15 km/h greičiu. Kiekviena vandens srovė, kurią jis išmeta iš piltuvo, pajudina jį į priekį (tiksliau, atgal, nes jis plaukia atgal) apie 2-2,5 m.

"Išpurškiamas agurkas"

Reaktyvinis varymas gamtoje ir technologijose gali būti svarstomas naudojant augalų pasaulio pavyzdžius. Vieni žinomiausių – prinokę vadinamųjų Jie menkiausio prisilietimo atšoka nuo stiebo. Tada iš skylės, susidariusios dėl to, su didele jėga išstumiamas specialus lipnus skystis, kuriame yra sėklos. Pats agurkas skrenda priešinga kryptimi iki 12 m atstumu.

Impulso tvermės dėsnis

Būtinai papasakokite apie tai, atsižvelgdami į reaktyvinį varymą gamtoje ir technologijas. Žinios leidžia mums keisti, ypač savo judėjimo greitį, jei esame jame atvira erdvė. Pavyzdžiui, sėdite valtyje ir su savimi turite akmenų. Jei messite juos tam tikra kryptimi, valtis judės priešinga kryptimi. Šis dėsnis veikia ir kosmose. Tačiau šiam tikslui jie naudoja

Kokius kitus reaktyvinio varymo gamtoje ir technologijos pavyzdžius galima pastebėti? Labai gerai impulso išsaugojimo dėsnį iliustruoja ginklo pavyzdys.

Kaip žinia, šūvį iš jo visada lydi atatranka. Tarkime, kulkos svoris būtų lygus ginklo svoriui. Tokiu atveju jie skristų tuo pačiu greičiu. Atatranka įvyksta, nes sukuriama reaktyvioji jėga, nes yra išmetama masė. Šios jėgos dėka užtikrinamas judėjimas tiek beorėje erdvėje, tiek ore. Kuo didesnis ištekančių dujų greitis ir masė, tuo didesnę atatrankos jėgą jaučia mūsų petys. Atitinkamai, reaktyvioji jėga yra didesnė, tuo stipresnė pistoleto reakcija.

Svajonės skristi į kosmosą

Reaktyvinis varymas gamtoje ir technologijose jau daugelį metų buvo naujų idėjų šaltinis mokslininkams. Daugelį amžių žmonija svajojo skristi į kosmosą. Reikia manyti, kad reaktyvinio varymo naudojimas gamtoje ir technikoje jokiu būdu neišsėmė savęs.

Ir viskas prasidėjo nuo svajonės. Mokslinės fantastikos rašytojai prieš kelis šimtmečius mums pasiūlė įvairiomis priemonėmis kaip pasiekti šį trokštamą tikslą. XVII amžiuje prancūzų rašytojas Cyrano de Bergerac sukūrė istoriją apie skrydį į Mėnulį. Jo herojus pasiekė Žemės palydovą naudodamas geležinį vagoną. Per šį dizainą jis nuolat mėtė stiprų magnetą. Jo trauktas vagonas kilo vis aukščiau virš Žemės. Galiausiai ji pasiekė mėnulį. Kitas žinomas personažas baronas Miunhauzenas į Mėnulį užkopė ant pupelės stiebo.

Žinoma, tuo metu buvo mažai žinoma apie tai, kaip reaktyvinės jėgos panaudojimas gamtoje ir technologijose gali palengvinti gyvenimą. Tačiau fantazijos skrydis, žinoma, atvėrė naujus horizontus.

Kelyje į išskirtinį atradimą

Kinijoje I tūkstantmečio pabaigoje mūsų eros. e. išrado reaktyvinį variklį, kuris varo raketas. Pastarieji buvo tiesiog bambukiniai vamzdeliai, užpildyti paraku. Šios raketos buvo paleistos pramogai. Reaktyvinis variklis buvo naudojamas viename iš pirmųjų automobilių konstrukcijų. Ši idėja priklausė Niutonui.

N.I. taip pat galvojo apie tai, kaip reaktyvinis varymas atsiranda gamtoje ir technologijose. Kibalchichas. Tai Rusijos revoliucionierius, pirmojo reaktyvinio lėktuvo projekto, skirto žmogui skristi, autorius. Deja, revoliucionieriui mirties bausmė buvo įvykdyta 1881 m. balandžio 3 d. Kibalchichas buvo apkaltintas dalyvavimu pasikėsinime nužudyti Aleksandrą II. Jau būdamas kalėjime, laukdamas mirties nuosprendžio įvykdymo, jis toliau mokėsi tokių įdomus reiškinys, kaip reaktyvusis judesys gamtoje ir technologijoje, atsirandantis atskyrus objekto dalį. Dėl šių studijų jis sukūrė savo projektą. Kibalchichas rašė, kad ši idėja jį palaikė jo pozicijoje. Jis pasirengęs ramiai pasitikti mirtį, žinodamas, kad toks svarbus atradimas kartu su juo neužges.

Kosminio skrydžio idėjos įgyvendinimas

Reaktyvinio judėjimo pasireiškimą gamtoje ir technologijoje toliau tyrė K. E. Tsiolkovskis (jo nuotrauka pateikta aukščiau). Dar XX amžiaus pradžioje šis puikus rusų mokslininkas pasiūlė idėją panaudoti raketas skrydžiams į kosmosą. Jo straipsnis šia tema pasirodė 1903 m. Jame buvo pateikta matematinė lygtis, kuri tapo svarbiausia astronautikai. Mūsų laikais ji žinoma kaip „Tsiolkovskio formulė“. Ši lygtis apibūdino kūno, turinčio kintamą masę, judėjimą. Vėlesniuose savo raštuose jis pateikė raketos variklio, varomo iš skystas kuras. Ciolkovskis, tyrinėdamas reaktyvinio varymo panaudojimą gamtoje ir technikoje, sukūrė daugiapakopę raketos konstrukciją. Jam taip pat priklauso idėja apie galimybę netoli Žemės orbitoje sukurti ištisus kosminius miestus. Tai yra atradimai, prie kurių mokslininkas atėjo tyrinėdamas reaktyvinį judėjimą gamtoje ir technologijose. Raketos, kaip parodė Ciolkovskis, yra vienintelės transporto priemonės, galinčios įveikti raketą, jis apibūdino kaip mechanizmą, turintį reaktyvinį variklį, kuris naudoja ant jo esantį kurą ir oksidatorių. Šis aparatas transformuoja cheminę kuro energiją, kuri tampa dujų srovės kinetine energija. Pati raketa pradeda judėti priešinga kryptimi.

Galiausiai mokslininkai, ištyrę reaktyvųjį kūnų judėjimą gamtoje ir technikoje, perėjo prie praktikos. Buvo didelė užduotis įgyvendinti seną žmonijos svajonę. Ir sovietų mokslininkų grupė, vadovaujama akademiko S.P. Korolevo, su tuo susidorojo. Ji įgyvendino Ciolkovskio idėją. Pirmas dirbtinis palydovas mūsų planeta buvo paleista SSRS 1957 m. spalio 4 d. Natūralu, kad šiuo atveju buvo panaudota raketa.

Yu. A. Gagarinas (nuotrauka aukščiau) buvo žmogus, kuriam teko garbė pirmajam skristi į kosmosą. Šis pasauliui svarbus įvykis įvyko 1961 metų balandžio 12 dieną. Gagarinas palydoviniame laive „Vostok“ apskriejo visą Žemė. SSRS buvo pirmoji valstybė, kurios raketos pasiekė Mėnulį, skrido aplink jį ir nufotografavo nuo Žemės nematomą pusę. Be to, būtent rusai pirmą kartą aplankė Venerą. Jie atnešė mokslinius instrumentus į šios planetos paviršių. Amerikiečių astronautas Neilas Armstrongas yra pirmasis žmogus, vaikščiojęs Mėnulio paviršiumi. Jis ant jo nusileido 1969 metų liepos 20 dieną. 1986 metais Vega-1 ir Vega-2 (SSRS priklausantys laivai) iš arti tyrinėjo Halio kometą, kuri prie Saulės priartėja tik kartą per 76 metus. Kosmoso tyrinėjimai tęsiasi...

Kaip matote, fizika yra labai svarbus ir naudingas mokslas. Reaktyvinis varymas gamtoje ir technologijose yra tik vienas iš įdomių klausimų kurie joje laikomi. O šio mokslo pasiekimai labai labai reikšmingi.

Kaip reaktyvinis varymas šiandien naudojamas gamtoje ir technologijose

Fizikos srityje ypač svarbūs atradimai buvo padaryti per pastaruosius kelis šimtmečius. Nors gamta išlieka beveik nepakitusi, technologijos vystosi sparčiai. Šiais laikais reaktyvinio varymo principą plačiai naudoja ne tik įvairūs gyvūnai ir augalai, bet ir astronautikoje bei aviacijoje. Kosmose nėra terpės, kurią kūnas galėtų panaudoti sąveikai, kad pakeistų savo greičio modulį ir kryptį. Štai kodėl vakuume galima skristi tik raketomis.

Šiandien reaktyvinis variklis aktyviai naudojamas kasdieniame gyvenime, gamtoje ir technologijose. Tai nebėra tokia paslaptis, kokia buvo anksčiau. Tačiau žmonija neturėtų sustoti. Laukia nauji horizontai. Norėčiau tikėti, kad straipsnyje trumpai aprašytas reaktyvinis varymas gamtoje ir technologijose ką nors įkvėps naujiems atradimams.

Sepijos (Sepia) priklauso galvakojų klasei. Šiai grupei priklauso apie 30. šiuolaikinės rūšys. Sepijos yra mažiausios iš visų galvakojų. Daugumos rūšių kūno ilgis siekia 20 cm, o mažos rūšys- 1,8-2 cm Tik vienos rūšies - plačiarankių sepijų - ilgis kartu su "rankomis" siekia 150 cm. Sepijos gyvena daugiausia netoli pakrantės sekliame vandenyje Atlanto vandenyno ir Viduržemio jūros atogrąžų ir subtropikų jūrose.

Struktūra

Sepijos struktūra daugeliu atžvilgių panaši į kitų galvakojų struktūrą. Jo kūną vaizduoja odos ir raumenų maišelis (vadinamoji mantija) ir yra pailgos ovalo formos, šiek tiek suplokšta ir nesikeičia dydžio (pavyzdžiui, aštuonkojai lengvai susispaudžia į siaurus plyšius). Sepijose galva susiliejusi su kūnu. Ant galvos yra didelės sudėtingos struktūros akys ir į plyšį panašus vyzdys, o priekinėje jos dalyje yra savotiškas snapas, skirtas maistui traiškyti. Snapas paslėptas tarp čiuptuvų.

Iš moliusko kūno išsikiša aštuoni trumpi čiuptuvai-rankos ir du ilgi sugriebimo čiuptuvai, kurie visi yra išmarginti čiulptukais. Ramioje būsenoje sepijos „rankos“ yra sulenktos ir ištemptos į priekį, taip suteikiant kūnui rafinuotą išvaizdą. Sugriebimo čiuptuvai yra paslėpti specialiose kišenėse po akimis ir išskrenda iš ten tik medžioklės metu. Patinams viena iš rankų savo struktūra skiriasi nuo kitų ir yra skirta pateles apvaisinti.

Sepijos kūno šonuose yra pailgos kraštinės formos pelekai, kurie palengvina judėjimą. Sepijos pagreitina judėjimą vandenyje per keletą staigūs judesiai. Jis įtraukia vandenį į suspaudimo kamerą, kuri suspaudžiama, kad išstumtų vandenį iš sifono, esančio po galva. Sukant šio sifono angą, moliuskas keičia kryptį. Sepijos nuo kitų galvakojų skiriasi tuo, kad turi vidinį kalkingą apvalkalą plačios plokštelės pavidalu, dengiantį visą nugarą ir saugantį vidaus organus. Vidinis sepijos apvalkalas pagamintas iš aragonito. Ši medžiaga sudaro vadinamąjį "sepijos kaulą", kuris yra atsakingas už moliusko plūdrumą. Sepijos savo plūdrumą reguliuoja dujų ir skysčio santykiu šiame kaule, kuris yra padalintas į mažas kameras.

Likę sepijų vidaus organai yra išdėstyti taip pat, kaip ir kitų galvakojų atstovų. Šis gyvūnas turi tris širdis: vieną širdį dviem žiaunoms ir vieną širdį likusiam kūnui. Sepijos turi melsvai žalią kraują dėl joje esančio pigmento hemocianino, prisotinto vario turinčiais baltymais, kurie gali ilgas laikas„taupo“ deguonį, neleidžiant moliuskui uždusti dideliame gylyje. Be to, sepijos turi rašalo maišelį, kuris gamina labai didelis skaičius rašalo, palyginti su kitais galvakojais. Rašalo medžiaga yra ruda ir vadinama sepija. Turėdamos tokią apsauginę priemonę, sepijos naudoja ją tiesiogiai apsaugai kaip paskutinę priemonę.

Sepijų spalva labai įvairi. Jų odos struktūroje yra trys chromatoforų (spalvojančių pigmentinių ląstelių) sluoksniai: paviršiuje yra šviesiai geltonas sluoksnis, vidurinis - oranžinės geltonos spalvos sluoksnis ir tamsus sluoksnis, esantis po dviem ankstesniais sluoksniais. Perėjimas nuo vieno atspalvio prie kito reguliuojamas nervų sistema ir įvyksta per sekundę. Kalbant apie spalvų įvairovę, modelio sudėtingumą ir jo kaitos greitį, šie gyvūnai yra neprilygstami. Kai kurios sepijų rūšys gali švytinti. Spalvos pasikeitimą ir liuminescenciją moliuskas naudoja kamufliažui.

dauginimasis

Sepijos gyvena atskirai, labai retai mažuose pulkuose ir veda sėslų gyvenimo būdą. Veisimosi sezono metu jie sudaro dideles sankaupas ir gali migruoti. Paprastai sepijos plaukia nedideliu atstumu nuo dugno, susekdamos grobį, jį pamatusios akimirkai sustingsta, o po to greitu judesiu aplenkia auką. Kilus pavojui, sepijos atsigula ant dugno, o pelekų bangavimu apsivelia smėliu. Iš prigimties šie gyvūnai yra labai atsargūs ir baikštūs. Sepijos medžioja dienos metu ir minta įvairiomis žuvimis, krevetėmis, krabais, moliuskais, kirmėlėmis – beveik visais judančiais ir savo dydžio neviršijančiais organizmais. Siekdamas padidinti medžioklės efektyvumą, moliuskas vandens srovę iš sifono pučia į smėlį ir gaudo srove nuplaunamus mažus gyvius. Smulkius gyvūnus sepijos praryja sveikus, stambieji skerdžiami snapu.

Sepijos turi daug priešų, nes dėl mažo judėjimo greičio jie yra pažeidžiami plėšriųjų žuvų. Šiuos moliuskus minta delfinai, rykliai ir rajos. Sepijos kartais vadinamos „jūros chameleonais“ dėl geros spalvos maskavimo. aplinką. Medžiodami ar bėgdami nuo plėšrūnų, jie labiau pasikliauja savo gebėjimu užsimaskuoti nei apsauginiu rašalu.

Sepijos yra dvinamiai gyvūnai. Jie veisiasi kartą gyvenime. Patinas su patele elgiasi virpančiu švelnumu, plaukia šalia, glosto ją čiuptuvais, o abu liepsnoja ryskios spalvos. Patinas patelei spermatozoidus atneša modifikuotu čiuptuvu, kiaušinėliai apvaisinami jau dėjimo metu. Sepijų kiaušiniai yra juodos spalvos ir atrodo kaip vynuogių kekės, dėdami patelės prikimba prie povandeninės augmenijos. Praėjus kuriam laikui po neršto, suaugusieji miršta. Jaunikliai gimsta visiškai susiformavę, turintys rašalo maišelį ir vidinį apvalkalą. Jau nuo pirmųjų gyvenimo akimirkų jie gali tepti rašalu. Sepijos auga greitai, bet gyvena neilgai – tik 1-2 metus.

Nuo seniausių laikų žmonės medžiojo sepijas dėl jų skani mėsa, kuris naudojamas Viduržemio jūros ir kinų virtuvėje. Susmulkintas lukštas yra daugelio dantų pastų dalis. Seniau sepijos rašalas buvo naudojamas rašymui, o skiedžiamas ruošiant specialius dažus dailininkams – sepiją. Todėl žmonės yra skolingi sepijai už daugybę tapybos ir rašymo šedevrų.

Jums bus keista išgirsti, kad gyvų būtybių, kurioms įsivaizduojamas „pasikėlimas už plaukų“ yra įprastas judinimo vandenyje būdas, yra ne vienas.

10 pav. Sepijos plaukimas.

Sepijos ir apskritai dauguma galvakojų vandenyje juda tokiu būdu: per šoninį plyšį ir specialų piltuvėlį priešais kūną paima vandenį į žiaunų ertmę, o po to per minėtą piltuvą energingai išmeta vandens srovę. ; tuo pačiu metu jie – pagal priešpriešinio poveikio dėsnį – gauna atbulinį stūmimą, kurio pakanka gana greitai plaukti nugarine kūno puse į priekį. Tačiau sepijos gali nukreipti piltuvo vamzdelį į šoną arba atgal ir, greitai išspausdamos iš jo vandenį, judėti bet kuria kryptimi.

Medūzos judėjimas taip pat pagrįstas tuo: susitraukdama raumenis, ji išstumia vandenį iš po varpelio formos kūno, gaudama stūmimą priešinga kryptimi. Panašią techniką judėdami naudoja salpos, laumžirgių lervos ir kiti vandens gyvūnai. Ir mes vis dar abejojome, ar galima taip judėti!

Į žvaigždes ant raketos

Kas gali būti labiau viliojanti, nei palikti Žemės rutulį ir keliauti per didžiulę visatą, skristi iš Žemės į Mėnulį, iš planetos į planetą? Kiek daug fantastinių romanų parašyta šia tema! Kas mūsų nenuvedė į įsivaizduojamą kelionę per dangaus kūnus! Volteras filme „Micromegas“, Žiulis Vernas „Kelionė į Mėnulį“ ir Hectoras Servadacusas, Wellsas filme „Pirmieji žmonės mėnulyje“ ir daugelis jų imitatorių padarė įdomiausias keliones į dangaus kūnus – žinoma, sapnuose.

Ar tikrai nėra būdo įgyvendinti šią seną svajonę? Ar tikrai visi šmaikštūs projektai, romanuose pavaizduoti su tokiu viliojančiu patikimumu, yra neįgyvendinami? Ateityje daugiau kalbėsime apie fantastiškus tarpplanetinių kelionių projektus; dabar susipažinkime su realiu tokių skrydžių projektu, kurį pirmasis pasiūlė mūsų tautietis K. E. Ciolkovskis.

Ar galima skristi į mėnulį lėktuvu? Žinoma, kad ne: lėktuvai ir dirižabliai juda tik todėl, kad atsiremia į orą, atstumia nuo jo, o tarp Žemės ir Mėnulio oro nėra. Pasaulio erdvėje paprastai nėra pakankamai tankios terpės, kuria galėtų remtis „tarpplanetinis dirižablis“. Tai reiškia, kad reikia išrasti tokį aparatą, kuris galėtų judėti ir būtų valdomas niekuo nepasikliaujant.

Mums jau pažįstamas panašus sviedinys žaislo pavidalu – su raketa. Kodėl nepagaminus didžiulės raketos su specialia patalpa žmonėms, maisto atsargomis, oro rezervuarais ir visa kita? Įsivaizduokite, kad žmonės raketoje su savimi nešiojasi daug degiųjų medžiagų ir gali nukreipti sprogstamų dujų nutekėjimą bet kuria kryptimi. Jūs gausite tikrą valdomą dangaus laivą, kuriuo galėsite plaukioti pasaulio erdvės vandenyne, skristi į Mėnulį, į planetas ... būtinas laipsniškumas, kad greičio padidėjimas būtų jiems nekenksmingas. Jei jie norėtų nusileisti į kokią nors planetą, pasukdami laivą galėtų palaipsniui sumažinti sviedinio greitį ir taip susilpninti kritimą. Galiausiai keleiviai galės grįžti į Žemę tokiu pat būdu.

Jums bus keista išgirsti, kad gyvų būtybių, kurioms įsivaizduojamas „pasikėlimas už plaukų“ yra įprastas judinimo vandenyje būdas, yra ne vienas.

10 pav. Sepijos plaukimas.

Sepijos ir apskritai dauguma galvakojų vandenyje juda tokiu būdu: per šoninį plyšį ir specialų piltuvėlį priešais kūną paima vandenį į žiaunų ertmę, o po to per minėtą piltuvą energingai išmeta vandens srovę. ; tuo pačiu metu jie – pagal priešpriešinio poveikio dėsnį – gauna atbulinį stūmimą, kurio pakanka gana greitai plaukti nugarine kūno puse į priekį. Tačiau sepijos gali nukreipti piltuvo vamzdelį į šoną arba atgal ir, greitai išspausdamos iš jo vandenį, judėti bet kuria kryptimi.

Medūzos judėjimas taip pat pagrįstas tuo: susitraukdama raumenis, ji išstumia vandenį iš po varpelio formos kūno, gaudama stūmimą priešinga kryptimi. Panašią techniką judėdami naudoja salpos, laumžirgių lervos ir kiti vandens gyvūnai. Ir mes vis dar abejojome, ar galima taip judėti!

Į žvaigždes ant raketos

Kas gali būti labiau viliojanti, nei palikti Žemės rutulį ir keliauti per didžiulę visatą, skristi iš Žemės į Mėnulį, iš planetos į planetą? Kiek daug fantastinių romanų parašyta šia tema! Kas mūsų nenuvedė į įsivaizduojamą kelionę per dangaus kūnus! Volteras filme „Micromegas“, Žiulis Vernas „Kelionė į Mėnulį“ ir Hectoras Servadacusas, Wellsas filme „Pirmieji žmonės mėnulyje“ ir daugelis jų imitatorių padarė įdomiausias keliones į dangaus kūnus – žinoma, sapnuose.

Ar tikrai nėra būdo įgyvendinti šią seną svajonę? Ar tikrai visi šmaikštūs projektai, romanuose pavaizduoti su tokiu viliojančiu patikimumu, yra neįgyvendinami? Ateityje daugiau kalbėsime apie fantastiškus tarpplanetinių kelionių projektus; dabar susipažinkime su realiu tokių skrydžių projektu, kurį pirmasis pasiūlė mūsų tautietis K. E. Ciolkovskis.

Ar galima skristi į mėnulį lėktuvu? Žinoma, kad ne: lėktuvai ir dirižabliai juda tik todėl, kad atsiremia į orą, atstumia nuo jo, o tarp Žemės ir Mėnulio oro nėra. Pasaulio erdvėje paprastai nėra pakankamai tankios terpės, kuria galėtų remtis „tarpplanetinis dirižablis“. Tai reiškia, kad reikia išrasti tokį aparatą, kuris galėtų judėti ir būtų valdomas niekuo nepasikliaujant.

Mums jau pažįstamas panašus sviedinys žaislo pavidalu – su raketa. Kodėl nepagaminus didžiulės raketos su specialia patalpa žmonėms, maisto atsargomis, oro rezervuarais ir visa kita? Įsivaizduokite, kad raketoje esantys žmonės su savimi nešiojasi daug degiųjų medžiagų ir gali nukreipti sprogių dujų nutekėjimą bet kuria kryptimi. Jūs gausite tikrą valdomą dangaus laivą, kuriuo galėsite plaukioti pasaulio erdvės vandenyne, skristi į Mėnulį, į planetas ... būtinas laipsniškumas, kad greičio padidėjimas būtų jiems nekenksmingas. Jei jie norėtų nusileisti į kokią nors planetą, pasukdami laivą galėtų palaipsniui sumažinti sviedinio greitį ir taip susilpninti kritimą. Galiausiai keleiviai galės grįžti į Žemę tokiu pat būdu.

11 pav. Tarpplanetinio dirižablio, išdėstyto kaip raketa, projektas.

Prisiminkime, kaip neseniai aviacija padarė pirmuosius nedrąsius užkariavimus. O dabar – lėktuvai jau skraido aukštai ore, skraido virš kalnų, dykumų, žemynų, vandenynų. Galbūt „astronomija“ taip pat nuostabiai žydės po dviejų ar trijų dešimtmečių? Tada žmogus nutrauks nematomas grandines, kurios jį taip ilgai prirakino prie gimtosios planetos, ir veržiasi į beribę visatos platybę.