Matematika je objasnio kako škampi plivanje

Neki rakova kao što su škampi i jastoga, plivanje koristi ritmičkim pokretima od četiri ili pet parova pleopod ekstremiteta, slično kao mala vesla.

Proračuni su pokazali da je kretanje škampa i jastoga 30% efikasan sinkroni moždanih udara, a više od tri puta efikasniji pokrete usmjerene od glave do repa.

natrag svaku nogu u početku sa vodom silom gura, a zatim se okrenuo kako bi se smanjio otpor i preselio se u početni položaj. Učestalost takvih kretanja može doći do deset impulsa u sekundi. U ovom ekstremiteta redu, istovremeno, a ne u strogom nizu. Prvi par nogu gura bliže rep, zatim odgođen za četvrtinu ciklusa sljedeći, i tako dalje. Izvana liči talase koji dolaze iz repa u glavu.

Grupa američkih naučnika, koji se sastoji od četiri matematičara, a jedan biolog, odlučio je da sazna zašto je prirodna selekcija rakova izabrala tako komplikovanom stil plivanja. Uz pomoć kompjuterski model koji uzima u obzir dinamiku protoka fluida, istraživači su u odnosu na tri načina veslanja: sinhronog kretanje nogu u isto vrijeme, val poput kretanja repa u glavu u suprotnom smjeru.

"Kada sam prvi put počeo da razmišljam obetom način plovidbe, činilo mi se da je kretanje glave do repa dati veću mehaničku prednost, ali simulacije su pokazale da to nije tako"- kaže koautor Timothy Lewis (Timothy Lewis) iz University of California u Davis.

Proračuni su pokazali da je kretanje škampa i jastoga 30% efikasan sinkroni moždanih udara, a više od tri puta efikasniji pokrete usmjerene od glave do repa.

Nalazeći da rakovi su izabrali najracionalniji način plivanja, naučnici su odlučili da pažljivo ispita neuronskih krugova koji kontroliraju taj proces.

"svaki "veslo" je pod kontrolom par nervnih ćelija, što inhibiraju jedni od drugih - objašnjava biolog Brian Myulloni (Brian Mulloney). - Jedan neuron kontrole gurnuti još jedan - nazad. Rezultat je ritmički puls, kao metronom".

S druge strane, svaki par kao što metromoni određenih asimetrično povezani sa neuronima sljedeće "veslo". Matematička analiza je pokazala da je ovaj asinkroni komunikacija je idealan za pružanje odlaganje četvrtinu ciklusa potrebnih za najefikasniji veslanje.

Na taj način, uz pomoć matematičkih metoda, naučnici su pokazali kako je prirodna selekcija na razini neuronskih krugova organizama steći kompleks ponašanje, što omogućava da se efikasnije koristiti energiju.

Više informacija o rezultatima rada mogu se naći u članku objavljenom u PNAS časopisu.