La locomoción animal en la capa superficial del agua es el estudio de la locomoción animal en el caso de animales pequeños que viven en la capa superficial del agua , dependiendo de la tensión superficial para mantenerse a flote.
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Hay dos tipos de locomoción animal en el agua, determinada por la relación entre el peso del animal y la tensión superficial del agua : aquellos cuyo peso está soportado por la tensión superficial en reposo y, por lo tanto, pueden permanecer fácilmente en la superficie del agua sin mucho esfuerzo, y aquellos cuyo peso no está soportado por la tensión superficial del agua en reposo y, por lo tanto, deben ejercer un movimiento adicional en una dirección paralela a la superficie del agua para permanecer por encima de ella. Una criatura como el lagarto basilisco , a menudo apodado el 'lagarto de Jesús', tiene un peso mayor de lo que puede soportar la tensión superficial y es ampliamente conocido por correr por la superficie del agua. Otro ejemplo, el zampullín occidental, realiza un ritual de apareamiento que incluye correr por la superficie del agua. [1]
Los animales que viven en la superficie, como el zancudo acuático, suelen tener pies hidrofóbicos cubiertos de pequeños pelos que evitan que los pies rompan la superficie y se mojen. Otro insecto que se sabe que camina sobre la superficie del agua es la especie de hormiga Polyrhachis sokolova . El geco pigmeo ( Coleodactylus amazonicus ), debido a su pequeño tamaño y piel hidrofóbica, también es capaz de caminar sobre la superficie del agua. [2]
Según el biofísico David L. Hu , hay al menos 342 especies de zancudos acuáticos. [3] A medida que los zancudos aumentan de tamaño, sus patas se vuelven proporcionalmente más largas, y Gigantometra gigas tiene una longitud de más de 20 cm que requiere una fuerza de tensión superficial de aproximadamente 40 milinewtons .
Los zancos de agua generan empuje al arrojar vórtices en el agua: se crea una serie de filamentos de vórtice en forma de "U" durante la carrera de potencia. Los dos extremos libres de la "U" están unidos a la superficie del agua. Estos vórtices transfieren suficiente impulso (hacia atrás) al agua para impulsar al animal hacia adelante (tenga en cuenta que algo de impulso se transfiere mediante ondas capilares ; consulte la paradoja de Denny para una discusión más detallada).
Escalada de meniscos
Para pasar de la superficie del agua a la tierra, un insecto que camina sobre el agua debe enfrentarse a la pendiente del menisco en la orilla del agua. Muchos de estos insectos no pueden trepar por este menisco utilizando su mecanismo de propulsión habitual.
David Hu y su compañero de trabajo John WM Bush han demostrado que estos insectos trepan los meniscos asumiendo una postura corporal fija. Esto deforma la superficie del agua y genera fuerzas capilares que impulsan al insecto cuesta arriba sin mover sus apéndices.
Hu y Bush concluyen que la escalada de meniscos es un medio inusual de propulsión en el sentido de que el insecto se propulsa en una configuración casi estática, sin mover sus apéndices. La biolocomoción se caracteriza generalmente por la transferencia de energía de tensión muscular a la energía potencial cinética y gravitacional de la criatura, y la energía cinética del fluido en suspensión. Por el contrario, la escalada de meniscos tiene una vía de energía diferente: al deformar la superficie libre, el insecto convierte la tensión muscular en la energía de la superficie que impulsa su ascenso. [4]
Propulsión Marangoni
Muchos insectos, incluidos algunos insectos terrestres, pueden liberar un tensioactivo y propulsarse mediante el efecto Marangoni . Hu y Bush informan que Microvelia puede alcanzar una velocidad máxima de 17 cm / s, que es el doble de su velocidad máxima al caminar, utilizando la propulsión Marangoni.
La propulsión de Marangoni por un artrópodo humectante es precisamente análoga a un bote de jabón, pero la situación de los insectos como los zancudos es más compleja. Hu y Bush afirman que "para los artrópodos que no se humedecen, la transferencia de energía química a cinética es más sutil, ya que la tensión de Marangoni debe comunicarse a través de la compleja capa superficial de la criatura".
Navegación
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Velella , el marinero del viento, es un cnidario sin ningún otro medio de propulsión que no sea navegar . Una pequeña vela rígida se proyecta en el aire y atrapa el viento. Las velas de Velella siempre se alinean a lo largo de la dirección del viento donde la vela puede actuar como un perfil aerodinámico , de modo que los animales tienden a navegar a favor del viento en un pequeño ángulo con el viento. [5]
Ver también
Referencias
- ^ "Zampullín occidental Aechmophorus occidentalis" . Web de diversidad animal . Museo de Biología de la Universidad de Michigan . Consultado el 2 de enero de 2014 .
- ^ Walker, Matt (13 de octubre de 2009). "Lagartos filmados 'caminando sobre el agua ' " . BBC News .
- ^ Hu, David L .; Chan, Brian; Bush, John WM (2003). "La hidrodinámica de la locomoción del zancudo acuático". Naturaleza . Nature Publishing Group . 424 (agosto): 663–6. doi : 10.1038 / nature01793 . PMID 12904790 .
- ^ Hu, David L .; Bush, John WM (2005). "Insectos trepadores de menisco". Naturaleza . Nature Publishing Group . 437 (septiembre): 733–736. doi : 10.1038 / nature03995 . PMID 16193052 .
- ^ McNeill Alexander, R. (2002). Principios de la locomoción animal . Prensa de la Universidad de Princeton. ISBN 0-691-08678-8.
- John WM Bush y David L. Hu. CAMINANDO SOBRE EL AGUA: Biolocomoción en la Interfaz . Revisión anual de mecánica de fluidos, vol. 38, pág. 339-369, enero de 2006.
enlaces externos
- Insectos trepadores de meniscos (fotos)