October 24, 2013

by Bob Yirka , Phys.org

weblog

Credit: puppy-training-solutions

(Phys.org) – naukowcy z Georgia Institute of Technology odkryli, że ssaki powyżej pewnej wielkości wydają się być zgodne z tym, co nazwali „prawem oddawania moczu”—to znaczy Ssaki wszystkich rozmiarów, raportują, potrzebują około 21 sekund, aby opróżnić pęcherz. Zespół badawczy, nie chcąc korzystać z istniejących danych, podjął pracę w terenie-odwiedzając ogrody zoologiczne i inne miejsca, w których przebywają zwierzęta—gdzie filmowali zwierzęta oddające mocz (lub medycznie mówiąc—biorące udział w mikcji). Napisali artykuł opisujący ich przygody i wyniki i opublikowali go na serwerze preprint, arXiv, dla tych, którzy chcą przejrzeć swoje prace.

badanie, prowadzone przez profesora DAVIDA Hu, rozpoczęło się jako zagadka mechaniki płynów: jak długo zwierzęta o różnych rozmiarach powinny sikać?- pozornie ważne pytanie, biorąc pod uwagę różnice w wielkości nie tylko zwierząt, ale części ciała, których używają podczas odciążania pęcherza moczowego. Zespół zauważa, że w grę wchodzą dwie główne części: pęcherza moczowego i cewki moczowej-rurki jak słomy, która przenosi mocz z pęcherza do świata zewnętrznego. Zauważają, że grawitacja jest problemem z mechaniką oddawania moczu-duże zwierzęta, takie jak słonie (które mogą spuścić do galonów 42 w jednym wydaniu), zwykle pozwalają grawitacji wykonać całą pracę. Mniejsze zwierzęta, takie jak psy lub kozy, używają mięśni, aby pomóc w tym procesie.

Hu zostawił to swojemu zespołowi (z undergrads), aby zebrać dane terenowe, rejestrując zwierzęta w różnych miejscach, gdy ulżyli sobie, miejmy nadzieję, że nie przyciągając uwagi innych, martwiąc się, że mogą mieć mniej niż naukowe pojęcia na uwadze, aby dowiedzieć się więcej. Studiując filmy, wraz z innymi znalezionymi na YouTube, zespół odkrył, że niezależnie od rozmiaru, wszystkie ich obiekty wydają się zajmować mniej więcej tyle samo czasu, aby zakończyć pracę. Co więcej, odkryli, że części ciała używane przez zwierzęta do oddawania moczu miały te same proporcje, pod względem wielkości.

Hu i jego zespół nie spekulują, dlaczego zwierzęta większe niż nietoperze i szczury (oddają mocz w sekundę) zajmują mniej więcej tyle samo czasu, aby sikać, ale zauważ, że natura wydaje się, że upewniła się, że nie zajmie to zbyt długo. Na przykład u słoni cewka moczowa jest tak długa, że mocz przyspiesza, gdy spada, pękając ze zwierzęcia jak wąż strażacki. Zauważają również, że nie testowali ludzi, choć sugerują, że prawdopodobnie ludzie są zgodni z prawem oddawania moczu, tak długo, jak idą, gdy ich pęcherze są pełne, a nie, gdy jest to po prostu wygodne.

Więcej informacji: prawo oddawania moczu: wszystkie ssaki opróżniają pęcherze w tym samym czasie, arXiv:1310.3737 arxiv.org/abs/1310.3737

Abstract
układ moczowy ewoluował, aby szybko i skutecznie wydalać płyny z organizmu. Pomimo długiej historii udanych zabiegów urologicznych u ludzi i zwierząt, fizyka oddawania moczu otrzymała stosunkowo mało uwagi. W tym eksperymencie eksperymentalnym i teoretycznym wyjaśniamy hydrodynamikę oddawania moczu w pięciu rzędach wielkości masy zwierząt, od myszy po słonie. Korzystając z szybkich filmów o dynamice płynów i pomiaru natężenia przepływu w Zoo Atlanta, odkrywamy „prawo oddawania moczu”, które stwierdza, że zwierzęta opróżniają pęcherze przez prawie stały czas trwania średnio 21 sekund (odchylenie standardowe 13 sekund), pomimo różnicy w objętości pęcherza od 100 mL do 100 L. ten wyczyn jest możliwy dzięki rosnącej długości cewki moczowej dużych zwierząt, co zwiększa siłę grawitacji i szybkość przepływu. Pokazujemy również wyzwania, przed którymi stoi układ moczowy gryzoni i innych małych ssaków, dla których przepływ moczu jest ograniczony do pojedynczych kropli. Nasze wyniki pokazują, że cewka moczowa ewoluowała jako urządzenie zwiększające przepływ, umożliwiające skalowanie układu moczowego bez uszczerbku dla jego funkcji. Badanie to może pomóc w diagnozowaniu problemów z oddawaniem moczu u zwierząt oraz w inspirowaniu projektowania skalowalnych systemów hydrodynamicznych opartych na tych w przyrodzie.

informacje o czasopiśmie: arXiv

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.