Seenete eosed kasutavad füüsikat enda käivitamiseks

Walaloo seenete getachoo (Juuni 2019).

Anonim

Duke'i ülikooli teadlased on avastanud üksikasjaliku mehaanika selle kohta, kuidas seente eosed on arenenud, et rakendada veepiisade ühendamise võimet ühtlaselt käivitada.

Seenete spoorid kasvavad pikkade, õhukeste punaste otstega, mida nimetatakse sterigmaks. Kui küps on, peavad eosed purunema ja transportima uude asukohta kasvama. Mõned eosed sõltuvad loomadest või nende võimest reisida. Teised nn ballistosporid - aktiivselt väljuvad emaorganismi pinnast. Ja mõnede seente puhul pakuvad veepiisad lifti.

Rohkem kui sajand tagasi Reginald Buller avastas, et spoore leviku seisukohast on otstarbekohane spoore lähedal asuv sfääriline tilk vett. Dubleerides "Buller tilgu", selle ühendamine teise ebasobiva läätsekujulise tilga spooriga põhjustab spoori selle lõhenemist eemale.

"Spoorid käivitatakse suures koguses jõudu teatud suunas, peaaegu nagu suurtükid, " ütles Duke'i masinaehituse ja materjalide teaduse dotsent Chuan-Hua Chen. "Ja ballistospore kahur on arenenud, et tulistada kohe seest välja, et anda eostele parim põgenemisvõimalus."

Ehkki seda nähtust oli energeetiliselt seletatud, on üksikasjalikud mehhanismid - eriti eoste laevade peaaegu ühtne suund - jäänud saladuseks. 27. juulil kuningliku ühingu väljaandes avaldatud raamatus kasutavad Chen ja tema kolleegid mõistuse lahendamiseks kiireid kaameraid ja tindiprinterit.

Peamine tõke, mis näitab üksikasju vee piiskade käivitamise kohta, on meetme kiirus. Kuigi veetäpide kulutamiseks kulub mõni minut mitmeks sammuks, võtab sündmus ise vähem kui mikrosekund.

"Ja kahjuks on mikrosekundiks ka suuremate kiiruskaamerate ajarežiim, " ütles Chen. "Seega, kui teadlased saavutasid üldise koalestsentsprotsessi saavutamisel mõningaid edusamme, ei olnud detailne mehhanism ikkagi selge."

Probleemiks oli mastaap ja ajastus, kuna käivitamise kestus on proportsionaalne Bulleri languse suurusega, mis on seene spoore puhul väike.

Selle probleemi lahendamiseks Chen ja tema meeskond konstrueerisid oma suuremad "eosed", lõigates polüstüreeni sfääri spoore kujuliseks osaks ja hoolikalt orienteerides mudeli spoore tasasele pinnale. Siis kasutasid nad tindipritsi printerit suurema Bulleri tilgu loomiseks otse nende tehispira kõrval. Võimalus täpselt kontrollida languse suurust ja seeläbi ka tema kiirust ja ajastust ning meeskond suudaks jõuda kõrge resolutsiooniga.

Kui nad filmi vaatasid, ilmnesid käivitamismehhanismi üksikasjad. Kui sfääriline Bulleri tilk ühendab teise spoore leviva tilga, langevad kaadrid pinnaala ja vabastavad pinnaenergia, pakkudes käivitamiseks hoogu.

Kuna äsja ühendatud tilk liigub mööda spoone lamedat külge, langeb liikumine kiiresti spoori lameda näo orientatsiooniga. Ühinev langus avaldab hõõrdumist spoijale, kui see liigub ja tõmbab steriigist eemale. Käivitamise suund läheb juhinduma spoori lamedast küljest, mis on sujuva sterigma suunas samal suunas.

"Energia vabanemine on nii kiire, et see kiirendab kogu süsteemi miljoni G-ga, kuid õhu tõmme on nii palju, et spoor ulatub vaid mõne millimeetri kaugusele. Sellepärast on spooridel nii oluline, et neid otse eemal seene, "ütles Chen. "Selgitades peaaegu täiusliku käivitamiskäigu aluseks olevat mehhanismi, on meie töö lõpuks valgustanud selle sajandi vana mõistuse."

menu
menu