October 24, 2013

by Bob Yirka , Phys.org

weblog

Credit: puppy-training-solutions

(Phys.org) – forskere ved Georgia Institute of Technology har opdaget, at pattedyr over en bestemt størrelse ser ud til at være i overensstemmelse med det, de har kaldt “urineringsloven”—det vil sige pattedyr i alle størrelser, rapporterer de, tager cirka 21 sekunder at annullere deres blære. Ikke tilfreds med at bruge eksisterende data, forskergruppen påtog sig feltarbejde-besøger dyreparker og andre steder, hvor dyr bor—hvor de filmede dyrene, der urinerede (eller medicinsk set—deltog i micturition). De har skrevet et papir, der beskriver deres eventyr og resultater og har lagt det på preprint-serveren, for dem, der ønsker at gennemgå deres arbejde.

undersøgelsen, ledet af Professor David Hu, begyndte som et væskemekanikpuslespil: hvor lang tid skal det tage dyr i forskellige størrelser at tisse?- et tilsyneladende gyldigt spørgsmål i betragtning af forskellene i størrelse på ikke kun dyrene, men de kropsdele, de bruger, når de lindrer deres blære. Holdet bemærker, at der er to hoveddele involveret: blæren og urinrøret—det halmlignende rør, der bærer urin fra blæren til omverdenen. De bemærker, at tyngdekraften er et problem med vandladningsmekanik—store dyr, såsom elefanter (som kan dræne op til 42 gallon i en udgivelse) har tendens til at tillade tyngdekraften at gøre alt arbejdet. Mindre dyr, såsom hunde eller geder bruger muskler til at hjælpe processen sammen.

Hu overlod det til sit team (af undergrads) at indsamle feltdata og registrere dyr på forskellige steder, da de forhåbentlig lettede sig uden at tiltrække andre, der var bekymrede for, at de måske havde mindre end videnskabelige forestillinger i tankerne for at lære mere. Ved at studere videoerne, sammen med andre fundet på YouTube, holdet opdagede, at uanset størrelse, alle deres emner syntes at tage omtrent den samme mængde tid til at afslutte jobbet. Desuden opdagede de, at de kropsdele, som dyrene brugte til at urinere, havde en tendens til at have de samme proportioner, størrelsesmæssigt.

Hu og hans team spekulerer ikke på, hvorfor dyr, der er større end flagermus og rotter (de tager kun et sekund at urinere), tager omtrent samme tid at tisse, men bemærk, at naturen ser ud til at have sørget for, at det ikke ville tage for lang tid. Med elefanter for eksempel, urinrøret er så lang, at urinen fremskynder som det falder, brister ud af dyret som en brandslange. De bemærker også, at de ikke testede mennesker, selvom de antyder, at det sandsynligvis også er folk, der overholder loven om vandladning, så længe de går, når deres blærer er fulde, snarere end når det simpelthen er praktisk.

flere oplysninger: lov om vandladning: alle pattedyr tømmer deres blærer over samme varighed, arkiv:1310.3737 arxiv.org/abs/1310.3737

abstrakt
urinsystemet udviklede sig til at skubbe væsker ud af kroppen hurtigt og effektivt. På trods af en lang historie med vellykkede urologibehandlinger hos mennesker og dyr har vandladningens fysik fået relativt lidt opmærksomhed. I denne kombinerede eksperimentelle og teoretiske undersøgelse belyser vi vandladningens hydrodynamik på tværs af fem størrelsesordener i dyremasse, fra mus til elefanter. Ved hjælp af højhastighedsfluiddynamikvideoer og måling af strømningshastighed i Atlanta opdager vi” Urineringsloven”, der siger, at dyr tømmer deres blærer over næsten konstant varighed på gennemsnitligt 21 sekunder (standardafvigelse 13 sekunder) på trods af en forskel i blærevolumen fra 100 mL til 100 L. denne bedrift er muliggjort af den stigende urinrørslængde hos store dyr, der forstærker tyngdekraften og strømningshastigheden. Vi demonstrerer også de udfordringer, som urinsystemet står overfor for gnavere og andre små pattedyr, for hvilke urinstrømmen er begrænset til enkelte dråber. Vores fund afslører, at urinrøret udviklede sig som en strømningsforbedrende enhed, der gør det muligt at skalere urinsystemet op uden at gå på kompromis med dets funktion. Denne undersøgelse kan hjælpe med at diagnosticere urinproblemer hos dyr og inspirere designet af skalerbare hydrodynamiske systemer baseret på dem i naturen.

Tidsskriftoplysninger:

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.