Forscher finden jeder Körper tut die Fortbewegung

Auf den ersten
Blick, ein galoppierender Hengst und einem steigenden Adler einen Thunfisch schwimmen sehen nicht
ähnlich, aber eine neue Studie über tierische Fortbewegung legt nahe, dass, wenn es darum geht,
um von Ort zu Ort, diese und alle Tiere scheinen alles zu haben
gemeinsamen.

Alle
Tiere, ob sie laufen, fliegen oder schwimmen, folgen die neu vorgeschlagene "constructal Theorie", die Idee, dass die grundlegenden
Merkmale der Fortbewegung für jedes Tier--wie schnell und stark sie
Schritt, flattern oder Paddeln Sie selbst voran – bezieht sich auf ihre Masse.

"Aus
einfache Physik, nur anhand der Schwerkraft, Dichte und Masse, erklären Sie sich innerhalb
eine Größenordnung viele Features von fliegen, Schwimmen und laufen, "sagte
James Marden der Pennsylvania State University. "Es
Egal, ob das Tier acht Beine, vier Beine, zwei hat, auch wenn es
ohne Beine schwimmt."

Die constructal Theorie basiert auf dem Grundprinzip, dass
Systeme zu entwickeln, um Mängel--wie Energieverlust auf Reibung zu minimieren oder
andere Formen des Widerstands-- und die geringste Menge an nutzbarer Energie zu nutzen.

"Diese neue
Gesetz der Physik reißt die Mauer Biologie zwischen und
Physik,"Studie Autor Adrian Bejan des Herzogs
Universität sagte LiveScience. : "Es macht
... Ordnung aus dem Chaos. "

Die Theorie
gilt für praktisch alles, was in der Natur, wie den Verkehrsfluss bewegt,
fallende Schneeflocken und Flussstrom, Bejan sagte.
Und trotz der eklatanten Unterschiede in allen Bereichen, die Physik der Fortbewegung
zeigt auffällige Ähnlichkeiten von Spezies zu Spezies.

"Laufen,
Schwimmen und fliegen in sehr unterschiedlichen physischen Umgebungen auftreten und
Ebenso beinhalten ganz anders Körpermechanik"Bejan
sagte. "Dennoch gibt es starke Konvergenzen in bestimmten funktionalen
Merkmale der Läufer, Schwimmer und Flieger."

Zum Beispiel,
ein laufender Hund Schrittfrequenz trägt das gleiche Verhältnis zu seiner Masse als
ist die Rate, an der eine Blue Jay seine Flügel im Flug klappen. Ein fliegender Vogel muss
Ausgleich für den Verlust in vertikaler Richtung aufgrund der Schwerkraft sowie
Reibung als es bewegt sich nach vorne auf die horizontale.

"The animal
können beide diese Verluste nicht individuell, beseitigen aber es können sie ausgleichen.
Gleich Verluste sind wirtschaftlichste und daher optimal,"Bejan
sagte. "sie flattern ihre Flügel, um sich auf die vertikale neu zu positionieren und
pflegen Sie eine horizontale Bewegung." Das gleiche gilt für einen Hund läuft auf die
Boden.

Jedoch
Anwendung dieser universellen Ähnlichkeiten zu schwimmen Tiere erwies sich als schwierig,
Obwohl Daten zeigten, dass Schwimmer die gleichen Fortbewegung-Körpermasse zeigen
Skalierung als Läufer und Flieger.

Fortbewegung
am Boden und in die Luft richtet sich vor allem durch die Schwerkraft, aber Fische sind
neutral Auftrieb – oder fast so--im Wasser. Dies bedeutet, dass ihre Neigung zu
Schwimmer wirkt die Kraft von Schwerkraft und sie weder sinken oder steigen, und
Wissenschaftler hatten Fisch Umzug wie aber unberührt durch die Schwerkraft betrachtet.

Aber Fisch
immer noch Wasser aus dem Weg zu bewegen, Bejan schieben
sagte, und der einzige Weg, dies zu tun ist, um das Wasser über die Fische bewegen. Dies
wirft die Wasseroberfläche--wenn auch eine unmerkliche Menge verteilt auf eine
See - und erhöht die Kraft von Schwerkraft auf die Fische.

Da
Fische müssen gegen die Schwerkraft heben eine Wassermenge gleich ihre eigenen Arbeiten
für jede Körperlänge Masse bewegen sie sich vorwärts, sie unterliegen den gleichen
körperliche Einschränkungen, die ein Vogel in einer Klappe oder eines Läufers Erfahrungen
Erfahrungen in einem Schritt.

"Die Tatsache
dass die gleichen Verhältnismäßigkeiten herrschen optimale laufen, fliegen und Schwimmen ist nicht
ein Zufall; Es ist vielmehr ein Beispiel dafür, dass eine universelle
Prinzip beteiligt ist,"sagte Bejan. "Wir nicht mehr
Warum gibt es Muster in der Natur zu kümmern müssen."

Dies
Forschung ist in der Januar-Ausgabe des Journal of Experimental Biologydetailliert.

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