Bilim adamları, örümceklerin kurbanlarının ağın hangi bölümünü aldığını nasıl öğrendiklerini buldular

İçindekiler:

Bilim adamları, örümceklerin kurbanlarının ağın hangi bölümünü aldığını nasıl öğrendiklerini buldular
Bilim adamları, örümceklerin kurbanlarının ağın hangi bölümünü aldığını nasıl öğrendiklerini buldular
Anonim

Matematikçiler, örümceklerin bir sonraki kurbanın tuzak ağının hangi kısmına düştüğünü bulmasını ve ayrıca çevre hakkında sürekli bilgi toplamak için ağı kullanmasını sağlayan basit bir ilke keşfettiler. Bulguları SIAM Journal on Applied Mathematics'te yayınlandı.

Örümcek ağı, kütlesine oranla muazzam bir güce sahip, doğal, çok hafif ve zarif bir yapıdır. Şimdiye kadar, bu iki boyutlu titreşimli sistemin işleyişini ve doğasını tarif edecek basitleştirilmiş bir mekanik modelimiz bile yoktu. Yazarlarından biri, Udine Üniversitesi'nden (İtalya) matematik profesörü Antonio Morassi.

Örümcek ağı, onlarca yıldır çok çeşitli bilim adamlarının dikkatini çekmiştir. Örneğin, mühendisler ve matematikçiler, ağın yapısının ilkeleriyle, biyokimyacılar ve kimyagerler, bileşimi ve bileşenlerini pratikte kullanma olasılıklarıyla ve evrimciler, örümceklerin bu tür tuzak ağlarını örmeyi nasıl öğrendikleriyle ilgilenirler.

Bilim adamları, bu deneylerin insanlığın doğanın bazı icatlarını "kopyalamasına" ve bize onları kendi amaçlarımız için kullanmayı öğretmesine yardımcı olacağını umuyor. Örneğin, bu yılın Temmuz ayında genetikçiler, Dünya üzerindeki en güçlü tuzak ağlarını ören Madagaskar örümceklerinin genomunun şifresini çözdüler ve tuzak ağlarını Kevlar'dan on kat daha güçlü yapan benzersiz bir protein keşfettiler.

Morassi ve São Paulo Üniversitesi'nden (Brezilya) meslektaşı Alexandre Cavano, ana biyolojik gizemlerden birine - örümceklerin bir sonraki kurbanın ağlarının hangi kısmına düştüğünü neredeyse anında nasıl belirlediğini ve aynı zamanda onu rastgele olanlardan nasıl ayırt ettiğini - matematiksel bir cevap buldu. rüzgar esiyor veya dal esiyor …

Avcılık matematiği

Ağ, bileşimi ve işlevi farklı olan radyal ve spiral liflerden dokunmuştur. İkincisi, kurbana yapışan ve avcının ağından çıkmasını engelleyen "yumuşak" bir ipek çeşidinden oluşur. Radyal filamentler, ağı yerinde tutan ve bükülmesini önleyen bu protein liflerinin ekstra güçlü varyasyonlarından oluşur.

Geçmişte, matematikçiler bunları, örümceğin "akşam yemeği" veya rastgele süreçler tarafından üretilen titreşimlerin yayıldığı tek boyutlu yapılar olarak temsil etmeye çalıştılar. Bu modeller, farklı türde salınımların nasıl ortaya çıktığını açıklamakta iyi bir iş çıkardılar, ancak sekiz bacaklı yırtıcı hayvanın türlerini nasıl belirlediğini ve kaynaklarını nasıl yerelleştirdiğini tam olarak açıklayamadılar.

Cavanaugh ve Morassi, örümcek ağını, birbirine dolanmış iki tip birçok liften oluşan bir tür iki boyutlu zar olarak hayal ederek bu sorunu çözdüler. Bu zarın yüzeyi boyunca farklı türde titreşimler yayılır. Bu yaklaşım, kendilerini ağın ortasında gizlenen bir örümceğin yerine koymalarına ve kurbanlarını, rüzgarı ve diğer gürültü kaynaklarını nasıl "duyduğunu" anlamalarına izin verdi.

Hesaplamalar, bir avcının, bacaklarına dokunan farklı radyal liflerin gerilim kuvvetinin ne kadar değiştiğini karşılaştırarak avının konumunu belirlediğini göstermiştir. Araştırmacılara göre örümceğin sekiz ayağı, titreşimlerin kaynağını açık bir şekilde belirlemek ve onlara neyin neden olduğunu anlamak için oldukça yeterli.

Morassi'ye göre benzer matematiksel ilkeler, web'deki cihazın ilkelerine benzer şekilde aşırı duyarlı basınç sensörleri ve diğer sensörler oluşturmak ve diğer pratik sorunları çözmek için uygulanabilir.

Önerilen: