Alam semula jadi adalah rumah kepada makhluk yang mampu melakukan prestasi luar biasa, kebanyakannya berkaitan dengan keupayaan mereka untuk terapung. Sesetengah haiwan menguasai persekitaran akuatik atau udara mereka berkat mekanisme fisiologi yang kompleks. Daripada struktur dalaman seperti pundi kencing berenang kepada penyesuaian seperti organ pernafasan yang luar biasa atau kulit ultralight, setiap spesies membangunkan penyelesaian cemerlang untuk tujuan yang sama: kekal bertahan dalam keadaan terkawal.
Dalam artikel ini, kita akan menyelidiki dunia haiwan yang menarik dengan kebolehan daya apungan yang menakjubkan. Kami akan meneroka segala-galanya daripada ikan yang mampu berjalan di atas air kepada ikan yang menghirup udara dan terbang di bawah permukaan lautan. Kami juga akan meneroka prinsip saintifik yang membolehkan kebolehan luar biasa ini dan cara ia digunakan dalam bidang seperti kejuruteraan dan penerbangan.
Sains di sebalik pengapungan haiwan: prinsip fizikal dan biologi
Memahami mengapa haiwan terapung atau tidak bergantung pada tiga faktor utama: ketumpatan, isipadu dan anjakan. Prinsip-prinsip ini, yang diterangkan oleh Prinsip Archimedes yang terkenal, tentukan sama ada jasad mengalami daya ke atas (daya apungan) yang lebih besar daripada beratnya sendiri.
Apabila badan dimasukkan ke dalam cecair (air atau udara), menyesarkan sejumlah bendalir yang setara dengan isipadunya. Jika berat bendalir yang disesarkan lebih besar daripada berat badan, ia terapung. Jika kurang, ia tenggelam. Prinsip ini terpakai bukan sahaja untuk air tetapi juga untuk udara, seperti halnya dengan belon udara panas atau blimp.
Dalam kes haiwan marin atau akuatik, banyak penyesuaian fisiologi menyumbang kepada daya apungan ini. Sesetengah spesies mempunyai struktur yang dipanggil pundi renang, yang lain mengawal ketumpatan badan mereka melalui lemak atau udara yang terperangkap. Mamalia marin seperti ikan paus mempunyai lapisan lemak yang membantu mereka menjimatkan tenaga dan kekal bertahan.
Ikan dan pengapungan: pundi kencing berenang berkuasa
Kebanyakan ikan bertulang mengawal daya apungan mereka melalui organ khusus: pundi kencing berenang. Organ yang dipenuhi gas ini membolehkan haiwan itu mengawal kedalamannya tanpa perlu berenang secara aktif, sesuatu yang penting dalam persekitaran di mana penggunaan tenaga mestilah minimum untuk terus hidup.
Beberapa contoh ikan yang terkenal dengan pundi kencing ialah trout pelangi, ikan buntal dan tuna sirip biru. Setiap daripada mereka menunjukkan evolusi yang berbeza dalam struktur ini, membolehkan mereka mendiami segala-galanya daripada sungai air tawar ke laut dalam.
Ikan buntal, sebagai contoh, telah mengubah suai pundi kencingnya untuk mengembang apabila terancam, meningkatkan jumlahnya dan mengurangkan peluang untuk ditelan. Penyesuaian yang menarik ini bukan sahaja mempunyai tujuan pertahanan, tetapi juga meningkatkan daya apungannya sekejap.
Satu lagi spesies yang menarik ialah ikan kod, yang boleh melaraskan tekanan dalam pundi kencingnya untuk mengekalkan daya apungan di perairan yang sejuk dan dalam. Jenis kawalan aktif ini menunjukkan bagaimana alam semula jadi telah menyempurnakan sistem "kapal selam semula jadi."
Bernafas keluar dari air: ikan dengan kaedah hibrid
Sesetengah ikan pergi lebih jauh dan telah membangunkan keupayaan untuk menghirup oksigen atmosfera. Keupayaan ini bukan sahaja membolehkan mereka mendiami zon intertidal atau muara sungai, tetapi juga memberi mereka kapasiti yang lebih besar untuk terus hidup dalam persekitaran akuatik rendah oksigen.
Mudskipper (Periophthalmus spp.) ialah contoh yang luar biasa: ia bernafas melalui kulitnya selagi ia kekal lembap. Ini membolehkan anda tinggal di luar air selama beberapa hari. Ia juga menggunakan siripnya untuk "berjalan" di atas lumpur.
Satu lagi kes yang menakjubkan ialah belut Eropah, yang mampu bernafas melalui kulitnya serta insangnya. Penyesuaian ini membolehkan anda berhijrah di darat antara badan air
Lungfish (dipnoans) mungkin yang paling ekstrem. Mereka mempunyai struktur seperti paru-paru, bukan berasal dari pundi kencing seperti yang difikirkan sebelum ini, tetapi dari invaginasi faring. Ikan ini boleh bernafas sepenuhnya daripada air y bertahan semasa kemarau membenamkan diri dalam lumpur.
Organ khas: organ labirin dan evolusi konvergen
Sesetengah ikan telah membangunkan organ yang dipanggil labirin, yang membolehkan mereka menghirup oksigen terus dari udara. Perkara yang menarik ialah Organ ini telah muncul secara bebas dalam keturunan yang berbeza, kes evolusi konvergen yang jelas.
Contoh yang terkenal ialah pejuang Siam (Betta splendens) dan hinggap memanjat (Anabas testudineus). Ikan ini boleh hidup di perairan yang kurang oksigen dan mengambil kesempatan daripada kemarau.
Dalam ikan ini, organ labirin sangat cekap sehingga insang mereka berada dalam keadaan vestigial dalam beberapa spesies. Mereka perlu muncul ke permukaan dengan kerap atau mereka mungkin sesak nafas.
Keupayaan untuk bertukar antara mod pernafasan yang berbeza ini telah menjadi kunci kepada pengembangan spesies ini dalam persekitaran yang bermusuhan..
Makhluk yang berjalan di atas air: menguasai keseimbangan
Alam juga menunjukkan kepada kita kes di mana haiwan tidak terapung di dalam air, tetapi bergerak melintasi permukaannya tanpa memecahkannya. Ini berlaku terima kasih kepada ketegangan permukaan air dan penyesuaian anatomi yang mengejutkan.
Haiwan ini termasuk:
- Kasut (Gerris lacustris): serangga yang menggunakan kaki hidrofobiknya untuk menyokong berat badannya tanpa memecahkan air.
- Labah-labah rakit (Dolomedes fimbriatus): Mereka boleh berlari di atas air dan juga menyelam.
- Cicak Basilisk: juga dipanggil "kadal Yesus Kristus" kerana keupayaan mereka berjalan di atas air dengan berlari dengan pantas.
- Jacanas: burung dengan jari kaki panjang yang mengagihkan beratnya dengan cara yang membolehkan mereka berjalan di atas tumbuh-tumbuhan terapung.
Haiwan ini tidak terapung seperti itu, sebaliknya menggunakan prinsip fizikal untuk kekal di permukaan air..
pembuat kasut
Penduduk kedalaman: terapung dalam keadaan yang melampau
Ikan laut dalam hidup antara 3.000 dan 6.000 meter dalam, di mana cahaya tidak sampai dan tekanannya melampau. Untuk terus hidup dalam persekitaran itu, Mereka telah membangunkan mekanisme pengapungan unik dan fauna yang disesuaikan dengan keadaan yang melampau..
Ciri-cirinya termasuk badan gelatin, ketumpatan yang disesuaikan dan otot yang lebih ringan. Malah ada yang Mereka hampir kehilangan pundi kencing kerana tekanan.
Ikan abyssal berkepala lutsinar (Macropinna microstoma) adalah salah satu yang paling menarik: matanya tertutup dalam kubah lutsinar yang membolehkannya berputar untuk melihat ke atas atau ke hadapan dan mengesan mangsanya.
Spesies lain seperti ikan pemburu atau ikan tanglung menggunakan bioluminesensi sebagai satu bentuk tarikan atau pertahanan. Dalam kebanyakan ikan ini, Keapungan dikawal oleh bahan yang kurang tumpat daripada air dalam tisu atau organ khasnya.
Terapung dalam mamalia marin: lemak, pernafasan, dan kawalan badan
Mamalia marin tidak mempunyai pundi kencing, tetapi mereka telah menyelesaikan masalah pengapungan melalui cara lain. Lemak badan Ia berfungsi dwi fungsi: penebat haba dan bantuan keapungan.Jika anda ingin mengetahui cara mamalia marin mengekalkan keseimbangan mereka di kedalaman, anda boleh meneroka lebih lanjut dalam artikel kami tentang haiwan yang mencari melalui sampah.
Anjing laut, singa laut dan ikan paus boleh mengubah suai daya apungan mereka dengan melaraskan udara dalam paru-paru mereka. Semasa menyelam dalam, Organ-organ ini sebahagiannya runtuh untuk mengurangkan isipadu dalaman dan mengelakkan daya apungan yang berlebihan..
Berang-berang laut memerangkap udara dalam bulunya yang lebat, membolehkan mereka melakukannya terapung di belakang mereka semasa memberi makanTeknik ini unik di kalangan mamalia laut.
Keapungan udara: kes haiwan terbang semula jadi
Terapung tidak selalu sinonim dengan berada di dalam air: terdapat juga haiwan yang terbang menggunakan mekanisme pengapungan udara. Belon udara panas mengikut prinsip yang sama digunakan oleh sesetengah makhluk hidup untuk naik. Jika anda ingin mengetahui lebih lanjut tentang haiwan ini dan cara mereka memanfaatkan haba, lawati kandungan kami di .
Udara panas kurang tumpat daripada udara sejuk, yang membolehkan isipadu tertentu meningkat. Sifat ini digunakan dalam kejuruteraan, tetapi juga dalam proses semula jadi, seperti pada burung yang meluncur menggunakan haba, atau serangga yang menggunakan arus udara.
Malah terdapat bakteria dan organisma mikroskopik yang terapung di atmosfera berkat struktur ultralight atau gelembung gas..
Blowfish
Keapungan sebagai inspirasi dalam kejuruteraan
Sains keapungan telah menjadi asas kepada perkembangan teknologi dalam pelbagai bidang. Daripada jambatan terapung dan rumah di atas air kepada kapal selam dan dron udara, Memahami fenomena ini adalah kunciUntuk memahami bagaimana mereka diilhamkan oleh alam semula jadi, anda boleh melawat artikel kami di tanaman hidroponik.
Kapal selam moden beroperasi sama seperti ikan dengan pundi kencing, melaraskan isipadu dalamannya menggunakan tangki balast. Begitu juga, blimp dan belon menggunakan gas seperti helium untuk mengatasi ketumpatan udara.
Aspek yang menarik ialah pembangunan bahan yang boleh mengubah ketumpatan atau isipadunya sebagai tindak balas terhadap persekitaran.Ini membuka pintu kepada kenderaan bawah air autonomi yang secara automatik melaraskan daya apungannya.
Kesan perubahan iklim terhadap daya apungan semula jadi
Tudung ais yang mencair dan paras laut yang meningkat secara langsung menjejaskan habitat banyak spesies terapung. Penurunan ais dan perubahan ekosistem akuatik memaksa banyak spesies untuk cepat menyesuaikan diri dengan perubahan ini atau berhijrah ke kawasan baharu. Jika anda ingin memahami bagaimana perubahan ini mempengaruhi haiwan yang menemui daya apungan yang menakjubkan, lawati artikel kami tentang haiwan akuatik dalam bahaya kepupusan.
