October 24, 2013

by Bob Yirka , Phys.org

weblog

Credit: puppy-training-solutions

(Phys.org) – onderzoekers van het Georgia Institute of Technology hebben ontdekt dat zoogdieren boven een bepaalde grootte lijken te voldoen aan wat ze hebben nagesynchroniseerd, de “wet van urineren”—dat wil zeggen, zoogdieren van alle groottes, melden ze, duurt ongeveer 21 seconden om hun blaas leeg te maken. Niet tevreden met het gebruik van bestaande gegevens, het onderzoeksteam ondernam veldwerk-het bezoeken van dierentuinen en andere plaatsen waar dieren verblijven—waar ze filmde de dieren urineren (of medisch gesproken—bezig met mictie). Ze hebben een paper geschreven waarin ze hun avonturen en resultaten beschrijven en hebben het gepost op de preprint server, arXiv, voor degenen die hun werk willen bekijken.

De studie, onder leiding van Professor David Hu, begon als een vloeistofmechanische puzzel: hoe lang moeten dieren van verschillende grootte nodig hebben om te plassen?- een schijnbaar geldige vraag gezien de verschillen in grootte van niet alleen de dieren, maar de lichaamsdelen die ze gebruiken bij het verlichten van hun blaas. Het team merkt op dat er twee belangrijke onderdelen bij betrokken zijn: de blaas en de urethra—de stro-achtige buis die urine van de blaas naar de buitenwereld. Ze merken op dat zwaartekracht een probleem is met urineren mechanica—grote dieren, zoals olifanten (die kunnen drain tot 42 gallons in een release) hebben de neiging om zwaartekracht om al het werk te doen. Kleinere dieren, zoals honden of geiten gebruiken spieren om het proces te helpen.

Hu liet het aan zijn team (van studenten) over om veldgegevens te verzamelen, waarbij dieren op verschillende locaties werden geregistreerd terwijl ze zichzelf, hopelijk zonder de aandacht te trekken van anderen die bang waren dat ze minder dan wetenschappelijke noties in gedachten hadden, om meer te leren. Bij het bestuderen van de video ‘ s, samen met anderen gevonden op YouTube, het team ontdekte dat ongeacht de grootte, al hun onderwerpen leek ongeveer dezelfde hoeveelheid tijd te nemen om het werk af te maken. Bovendien ontdekten ze dat de lichaamsdelen die de dieren gebruikten om te plassen, dezelfde proporties hadden, qua grootte.

Hu en zijn team speculeren niet waarom dieren die groter zijn dan vleermuizen en ratten (ze doen er slechts een seconde over om te plassen) ongeveer dezelfde tijd nodig hebben om te plassen, maar merk wel op dat de natuur ervoor heeft gezorgd dat het niet te lang zou duren. Bij olifanten bijvoorbeeld is de urethra zo lang dat de urine versnelt als hij valt en als een brandslang uit het dier barst. Ze merken ook op dat ze geen mensen hebben getest, hoewel ze suggereren dat het waarschijnlijk is dat mensen zich ook aan de wet van urineren houden, zolang ze maar gaan als hun blazen vol zijn, in plaats van wanneer het gewoon handig is.

meer informatie: wet van het plassen: alle zoogdieren legen hun blazen over dezelfde duur, arXiv: 1310.3737 arxiv.org/abs/1310.3737

Abstract
het urinestelsel evolueerde om snel en efficiënt vocht uit het lichaam te werpen. Ondanks een lange geschiedenis van succesvolle urologische behandelingen bij mensen en dieren, heeft de fysica van urineren relatief weinig aandacht gekregen. In dit gecombineerde experimentele en theoretische onderzoek, belichten we de hydrodynamica van urineren over vijf ordes van grootte in dierlijke massa, van muizen tot olifanten. Met behulp van high-speed fluid dynamics video ‘ s en flow-rate meting in Zoo Atlanta, ontdekken we de “wet van het urineren”, die stelt dieren leeg hun blazen over bijna constante duur van gemiddeld 21 seconden (standaarddeviatie 13 seconden), ondanks een verschil in blaasvolume van 100 mL tot 100 L. Deze prestatie wordt mogelijk gemaakt door de toenemende lengte van de urethra van grote dieren die de zwaartekracht en het debiet versterkt. We tonen ook de uitdagingen waarmee het urinestelsel wordt geconfronteerd voor knaagdieren en andere kleine zoogdieren waarvoor de urinestroom beperkt is tot enkele druppels. Onze bevindingen tonen aan dat de urethra is geëvolueerd als een stroomversterkend apparaat, waardoor het urinestelsel kan worden opgeschaald zonder zijn functie in gevaar te brengen. Deze studie kan helpen bij de diagnose van urineproblemen bij dieren en bij het inspireren van het ontwerp van schaalbare hydrodynamische systemen gebaseerd op die in de natuur.

informatie uit het tijdschrift: arXiv

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.