Szanowny Użytkowniku,

25 maja 2018 roku zaczyna obowiązywać Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r. w sprawie ochrony osób fizycznych w związku z przetwarzaniem danych osobowych i w sprawie swobodnego przepływu takich danych oraz uchylenia dyrektywy 95/46/WE (określane jako „RODO”, „ORODO”, „GDPR” lub „Ogólne Rozporządzenie o Ochronie Danych”). W związku z tym informujemy, że wprowadziliśmy zmiany w Regulaminie Serwisu i Polityce Prywatności. Prosimy o poświęcenie kilku minut, aby się z nimi zapoznać. Możliwe jest to tutaj.

Rozumiem

Reklama

Zalety kwadratowego ogona

Zalety kwadratowego ogona

03.07.2015
Czyta się kilka minut
Koniki morskie za pomocą chwytnego ogona potrafią przytrzymywać się podłoża, gdy grożą im intensywne prądy. Ich ogon jest przy tym niezwykły, ponieważ w przekroju poprzecznym ma kształt zbliżony do kwadratowego.
Konik morski / Fot. Colin Marshall/FLPA
W

W lipcowym (2.07) numerze czasopisma Science opublikowano wyniki długoletnich badań nad ogonem koników morskich. Ta szczególna grupa ryb, zwana też pławikonikami, odznacza się szeregiem niezwykłych specjalizacji, spośród których szczególnie interesujący okazał się być ich chwytny ogon. W warunkach naturalnych pławikoniki potrafią za jego pomocą przytrzymywać się podłoża – na przykład „gałęzi” koralowca – gdy grożą im intensywne prądy. Ogon koników morskich jest przy tym niezwykły, ponieważ w przekroju poprzecznym ma on kształt zbliżony do kwadratowego – w przeciwieństwie do większość występujących w przyrodzie ogonów o przekroju kolistym.

Naukowcy z amerykańskiego Clemson University w Karolinie Południowej badali zalety i wady takiej właśnie architektury ogona, konstruując przy pomocy drukarki 3D proste modele o różnych geometriach. Okazuje się, że jedną z najważniejszych zalet kwadratowego przekroju ogona jest wynikająca z niego znaczna wytrzymałość na uderzenia i skręcenia. W zgodzie z fundamentalnymi prawidłami biologii ewolucyjnej, o kształcie ogona u pławikoników zadecydowała więc jego funkcja i wynikające z niej „wymagania konstrukcyjne”.

Ogon ten musi znosić szarpanie wywoływane przez turbulentne strugi wody, przy czym ciało zwierzęcia powinno być utrzymywane w bezpiecznym położeniu. Ogon o przekroju kolistym ma bardzo wiele stopni swobody, co w praktyce oznacza, że stosunkowo łatwo jest go wygiąć pod niemal dowolnym kątem – o ile oczywiście nie zostanie on całkowicie usztywniony, w tym jednak wypadku zatraci swoją pierwotną funkcję rybiego ogona. Ogon o przekroju kwadratowym – zwłaszcza zbudowany z osobnych nachodzących na siebie płaskich płytek kostnych, jak jest to u pławikoników – wygina się tylko w ściśle określonych kierunkach i wykazuje dużą wytrzymałość przy skręcaniu go w innych płaszczyznach.

Trwające miliony lat procesy ewolucyjne stanowią więc swego rodzaju poligon inżynierski, na którym metodą (nielicznych udanych) prób i (wielu katastrofalnych) błędów realizowane są różnego typu „zamierzenia projektowe”. Część z nich udaje się, część nie. Dziś inżynierowie, konstruujący zupełnie nie-biologiczne urządzenia, chętnie inspirują się biologią (przypominamy artykuł Anny Bartosik "Natura ma inżynierię w genach" https://www.tygodnikpowszechny.pl/natura-ma-inzynierie-w-genach-28228). W tym przypadku zapowiadane są zastosowania zaskakujące przede wszystkim rozmaitością skali przestrzennych – od pancerzy kuloodpornych, przez kilkucentymetrowej długości wężokształtne roboty poruszające się z łatwością po skrajnie trudnym terenie, aż po kwadratowe w przekroju cewniki.

Jak to bywa z wszystkimi tego typu zapowiedziami, czas zweryfikuje te odważne i nasączone marketingowym sosem obietnice. Warto jednak zauważyć – dla równowagi – że w przeszłości potwierdziła się już prawidłowość najzupełniej nieintuicyjna z punktu widzenia biologicznego – a mianowicie dość skuteczne „skalowanie” projektów inspirowanych biologicznie. W przyrodzie wiele rozwiązań „inżynierii biologicznej” zawodzi przy zwiększaniu lub zmniejszaniu ich rozmiaru. Owady, na przykład, nie dorównują wielkością kręgowcom, ponieważ skrzydła owadziego nie da się nieograniczenie zwiększać. Kręgowca z kolei nie da się zminiaturyzować do skali najmniejszych owadów, ponieważ ma on znacznie bardziej złożoną anatomię, której elementów nie da się bez końca zmniejszać, nie gubiąc po drodze ich funkcji. Do pewnego stopnia „inżynieria ludzka” potrafi jednak przekroczyć ograniczenia biologii. Stąd na przykład dobrą wytrzymałość mechaniczną mają niektóre konstrukcje architektoniczne inspirowane układem atomów w nanometrowej wielkości związkach chemicznych (pionierem tego podejścia był Richard Buckminster Fuller) – następuje więc powiększenie oryginalnego „projektu” o miliardy razy. O inżynierii inspirowanej biologią warto więc pomyśleć nie jak o bezmyślnym naśladownictwie, a może raczej jako o swego typu współpracy.

Czytasz ten tekst bezpłatnie, bo Fundacja Tygodnika Powszechnego troszczy się o promowanie czytelnictwa i niezależnych mediów. Wspierając ją, pomagasz zapewnić "Tygodnikowi" suwerenność, warunek rzetelnego i niezależnego dziennikarstwa. Przekaż swój datek:

Autor artykułu

Filozof przyrody i dziennikarz naukowy, specjalizuje się w kosmologii, astrofizyce oraz zagadnieniach filozoficznych związanych z tymi naukami. Pracownik naukowy Uniwersytetu Papieskiego...

Dodaj komentarz

Usługodawca nie ponosi odpowiedzialności za treści zamieszczane przez Użytkowników w ramach komentarzy do Materiałów udostępnianych przez Usługodawcę.

Zapoznaj się z Regułami forum

Jeśli widzisz komentarz naruszający prawo lub dobre obyczaje, zgłoś go klikając w link "Zgłoś naruszenie" pod komentarzem.

OD NASZEGO KORESPONDENTA Z AUSTRALII ZAKOCHANA para wymienia porozumiewawcze spojrzenia i oboje oblewają się rumieńcem. Jego wręcz rozpiera duma, a ona patrzy na niego z widocznym uznaniem. Delikatnie się dotykają, a potem czule obejmują. W przesączającym się blasku świtu z wolna rozpoczynają jeden z najpiękniejszych tańców w przyrodzie — taniec koników morskich. „Koniki morskie są fascynujące, wyjątkowe i urocze” — mówi biolog dr Keith Martin-Smith. Ale w przeszłości ludzie nie mieli pojęcia, jak je zaklasyfikować. Dawni przyrodnicy nadali im nazwę Hippocampus, która nawiązuje do mitologicznych koni z rybimi ogonami, ciągnących rydwan greckiego boga morza — Posejdona. Podobno średniowieczni przekupnie wystawiali je na sprzedaż jako małe smoczęta, z których wyrastają zionące ogniem bestie. Tymczasem koniki morskie, zwane też pławikonikami, to po prostu ryby, chociaż ich wygląd i sposób pływania wcale na to nie wskazuje. Zwierzątka te, wolno unoszące się w wodach, przypominają delikatne figurki ze szkła albo koniki szachowe. Pławikoniki żyją niemal we wszystkich ciepłych wodach przybrzeżnych na świecie. Ocenia się, że może ich być od 33 do przeszło 70 gatunków. Jeśli chodzi o rozmiary i kształty, cechuje je nieprawdopodobna różnorodność. Jest wśród nich maleńki Hippocampus bargibanti, który z łatwością zmieściłby się na paznokciu, oraz Hippocampus abdominalis, osiągający nawet 30 centymetrów długości. Brak zębów i żołądka to nie problem! Osobliwie osadzona głowa przypominająca koński łeb, pancerzyk z kostnych płytek oraz chwytny, iście małpi ogonek sprawiają, że pławikoniki są lepiej przystosowane do pozostawania w bezruchu niż do szybkiego przemieszczania się. Ich ulubione zajęcie to polowanie. Oplecione ogonkami wokół rośliny wyglądają jak konie na uwięzi. Te wdzięczne stworzonka są wyposażone w maleńką płetwę grzbietową, która delikatnie wprawia je w ruch, oraz w płetwy piersiowe, służące do sterowania. A dzięki temu, że regulują sobie ilość powietrza w pęcherzu pławnym, mogą poruszać się w górę i w dół niczym łódź podwodna. Pławikoniki to prawdziwe głodomory. Rurkowatym pyszczkiem szybko wsysają przemykające obok skorupiaki, na przykład słonaczki. Ponieważ nie mają zębów ani żołądka, każdego dnia muszą złowić aż 50 słonaczków, by uzyskać niezbędne składniki odżywcze. Bynajmniej nie stanowi to dla nich problemu, gdyż mają doskonały wzrok. Podczas gdy jedno oko wypatruje zdobyczy z przodu, drugie może niezależnie lustrować teren z tyłu. Koniki dostrzegają też więcej szczegółów niż pozostałe ryby i rozróżniają więcej kolorów niż ludzie. Chociaż są one dobrymi myśliwymi, same też muszą uważać, żeby nie stać się czyimś obiadem. Chcąc uniknąć spotkania z takimi drapieżcami jak kraby czy żółwie, wiele gatunków świetnie maskuje się w trawach morskich, koralowcach albo korzeniach namorzynów. Dzięki cętkom i listkowatym wypustkom skórnym pławikoniki potrafią idealnie wtopić się w tło. Mogą też całkowicie zmienić ubarwienie i upodobnić się do otoczenia. „To prawdziwi mistrzowie kamuflażu; niełatwo je wypatrzyć” — wyjaśnia badacz Rudie Kuiter. Harce i amory W przeciwieństwie do większości ryb samice i samce koników morskich łączą się w pary na całe życie i rzadko oddalają od siebie. Każdego dnia o świcie zapewniają się o swym uczuciu, wykonując wyjątkowy taniec. Jak mówi hodowca Tracy Warland, „taniec koników morskich jest tak piękny i pełen wdzięku, że obserwuje się go z prawdziwą przyjemnością”. Potem każde z nich wraca do siebie i przez resztę dnia poluje. Jeszcze bardziej fantazyjne są popisy godowe. Kiedy samica zbliża się do samca, on nadyma swą torbę lęgową i paraduje przed partnerką cały w pąsach. Z wolna zaczynają krążyć wokół siebie, po czym splatają się ogonkami. Tak złączeni wirują w tańcu, a po chwili brykają jak konie na wybiegu. Wzbijają się i opadają, obracają i zmieniają ubarwienie. Potrafią tak figlować nawet przez pół godziny. Ich taniec godowy to preludium rodzicielstwa. „Kiedy nadchodzi czas godów, tańczą dłużej i częściej, nawet kilka razy w ciągu dnia” — wyjaśnia Rudie Kuiter. „Gdy taniec osiąga punkt kulminacyjny, przyciśnięta do siebie parka ze splecionymi ogonkami powoli unosi się ku powierzchni. Następnie samica delikatnie przekłada jajeczka do torby lęgowej samca, przypominającej torbę kangura”. Przyszły tatuś szuka zacisznego miejsca, żeby zabezpieczyć jajeczka znajdujące się w workowatym zagłębieniu. Zapładnia je i tak rozpoczyna się jedna z najbardziej zdumiewających „ciąż” w królestwie zwierząt. „Marzenie każdej kobiety” „To cudowne, że samce koników morskich zachodzą w ciążę i rodzą dzieci” — oświadczyła pewna kobieta. „To marzenie każdej kobiety” — zażartowała inna. Jeden samczyk w ciągu roku przeżył siedem 21-dniowych ciąż! Kiedy maleństwa leżą głęboko wtulone w torbie lęgowej, rozbudowana sieć naczyń krwionośnych dostarcza im tlenu i składników odżywczych. Z czasem w torbie wzrasta poziom zasolenia, co przygotowuje młode do życia w morzu. Rozpoczyna się poród, który może trwać od kilku godzin do dwóch dni. W końcu torba się otwiera i ojciec kolejno wystrzeliwuje młode pławikoniki w świat. Ich liczba waha się w zależności od gatunku, ale może dochodzić nawet do 1500. Rybka akwariowa, osobliwość, lekarstwo... Chociaż pławikoniki odznaczają się dużą rozrodczością, są coraz bardziej zagrożone. Niektórzy oceniają, że każdego roku odławia się i sprzedaje około 30 milionów tych rybek. Wiele z nich wykorzystuje się w azjatyckiej medycynie ludowej jako lekarstwo na najróżniejsze choroby, począwszy od astmy i złamań, na impotencji skończywszy. Co rok milion pławikoników trafia do rąk kolekcjonerów osobliwości w postaci breloczków, przycisków do papieru oraz broszek. Łowienie ryb za pomocą trału, wysadzanie raf koralowych oraz zanieczyszczenia stwarzają zagrożenie dla delikatnych obszarów przybrzeżnych, gdzie żyją pławikoniki. Zwierzątko to stało się również pożądaną rybką akwariową. W niewoli przeżywają jednak tylko niektóre, gdyż wymagają specjalnego pokarmu i często chorują. Aby ograniczyć połowy koników morskich, zaproponowano wprowadzenie ochrony prawnej — wiele państw musiałoby poświadczyć, że eksportując koniki morskie, nie narusza równowagi ekologicznej. Dzięki zastosowaniu zaawansowanych metod i technologii nieliczni hodowcy zaopatrują rynek akwarystyczny w pławikoniki wyhodowane w niewoli. Przyszłość koników morskich ściśle wiąże się z przyszłością mórz. „Działalność człowieka najwyraźniej zagraża morzom i oceanom. Za bardzo je eksploatujemy” — przestrzega Rudie Kuiter. Czy te tańczące osobliwości mórz zginą w odmętach ludzkiego „postępu”? „Bądźmy dobrej myśli” — mówi dr Keith Martin-Smith. „Ludziom nie brakuje dobrej woli. Musimy tylko nauczyć ich, żeby bardziej dbali o zwierzęta. Gdy nam się to uda, na pewno nastąpią zmiany. Jeśli zdołamy ocalić koniki morskie, być może zdołamy też ocalić oceany”. Być może... Na szczęście jednak istnieje bardziej wiarygodne źródło nadziei (Objawienie 14:7). http://wol.jw.org/pl/wol/d/r12/lp-p/102004925#h=1:0-42:33

Czy z dyskusji o teorii ewolucji w dniu 7-04-2016 będzie sprawozdanie dla tych z poza Krakowa ? Pozdrawiam.
Zaloguj się albo zarejestruj aby dodać komentarz

© Wszelkie prawa w tym prawa autorów i wydawcy zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów i innych części czasopisma bez zgody wydawcy zabronione [nota wydawnicza]. Jeśli na końcu artykułu znajduje się znak ℗, wówczas istnieje możliwość przedruku po zakupieniu licencji od Wydawcy [kontakt z Wydawcą]