通訊:13983250545
微信:ycsh638
QQ:469764481郵箱:ycsh6318@163.com
微小生物的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)取決于“雷諾數(shù)”
雷諾數(shù)(Reynolds number)一種可用來表征流體流動(dòng)情況的無量綱數(shù)。
游泳快的水生動(dòng)物尺度都較大,且具有流線型輪廓,體表的粘液保證了表面的平滑且粘液溶于水后可減低水的粘性,軀體的和諧動(dòng)作也有助于減低阻力。據(jù)計(jì)算,它們的雷諾數(shù)都很高,多在105.5~107.5之間。
水里的微小生物雷諾數(shù)就很低。因?yàn)樘卣鏖L度如果相差1000倍,雷諾數(shù)也就相差1000倍。雷諾數(shù)低是什么表現(xiàn)?通俗地說,微小生物在水里就如同人在粘稠的泥漿中一樣,簡單張開合攏手臂只是前后晃動(dòng),無法有效前行。
舉個(gè)例子,扇貝靠張合貝殼來游泳,游泳速度還挺快。它們?cè)谒芯徛龔堥_貝殼之后迅速合攏,產(chǎn)生游動(dòng)所需的沖擊力。如果把10cm的扇貝縮小到10微米,雷諾數(shù)也就降低了1000倍。在如此之低的雷諾數(shù)環(huán)境下還可以游動(dòng)嗎?不能了。因?yàn)榈屠字Z數(shù)下張開貝殼會(huì)前進(jìn),但閉攏貝殼又會(huì)讓它回到原位,即使張開閉合的速度不同也無濟(jì)于事。這看似簡單的結(jié)論就是著名的“扇貝定理”,低雷諾數(shù)下運(yùn)動(dòng)具有可逆性,貝殼張開和閉合的形變過程時(shí)間上是對(duì)稱的。
微小生物與大尺度生物的運(yùn)動(dòng)最大不同處就是時(shí)間的可逆性。要想在低雷諾數(shù)環(huán)境下游動(dòng),微小生物必須打破形變?cè)跁r(shí)間上的對(duì)稱性。
看看水中微小生物是怎么游泳的。最常見的“大腸桿菌”像旋轉(zhuǎn)螺釘一樣旋轉(zhuǎn)鞭毛游動(dòng);“纖毛蟲”通過纖毛規(guī)律地?cái)[動(dòng)游動(dòng);“微藻”擺動(dòng)鞭毛近似于蛙泳的姿勢游動(dòng);“水蚤”則借觸角上的剛毛撥動(dòng)水流游動(dòng);不一樣的構(gòu)造泳姿也千差萬別,非常神奇!
物理尺度不同,慣性力和粘滯力比值也就不同,雷諾數(shù)不同,同樣是在水中游動(dòng),行為方式也就大不相同。物理學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)獲得者愛德華·珀塞爾的“在低雷諾數(shù)環(huán)境下的生命”對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)的描述。
聲明:本站未注明出處的轉(zhuǎn)載文章是出于傳遞更多信息之目的。若有未注明出處或標(biāo)注錯(cuò)誤或侵犯了您的合法權(quán)益,請(qǐng)與本網(wǎng)站聯(lián)系,我們將及時(shí)更正、刪除,謝謝!
歡迎關(guān)注本站"養(yǎng)魚第一線"微信公眾帳號(hào)和養(yǎng)魚第一線劉文俊視頻號(hào)!將會(huì)定期向你推送本號(hào)信息!將為你精誠服務(wù)!