ინფორმაცია

1.9: წყალი - ბიოლოგია

1.9: წყალი - ბიოლოგია



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

შესავალი

წყალი არის უხვად ნივთიერება დედამიწაზე და მოიცავს დედამიწის ზედაპირის 71 პროცენტს. წყალი ასევე მნიშვნელოვანია სხვა მიზეზების გამო: როგორც ეროზიის აგენტი ცვლის მიწის მორფოლოგიას; ის მოქმედებს როგორც ბუფერი ექსტრემალური კლიმატის ცვლილებების წინააღმდეგ, როდესაც ის იმყოფება წყლის დიდი ნაწილის სახით და ხელს უწყობს გარემოში დამაბინძურებლების გამოდევნას და განზავებას.

წყლის ფიზიკური მახასიათებლები გავლენას ახდენს დედამიწაზე სიცოცხლის არსებობაზე. წყლის უნიკალური მახასიათებლებია:

  1. წყალი სითხეა ოთახის ტემპერატურაზე და შედარებით ფართო ტემპერატურის დიაპაზონში (0 -100°C). ეს ფართო დიაპაზონი მოიცავს ბიოლოგიური გარემოს უმეტესობის საშუალო წლიურ ტემპერატურას.
  2. შედარებით დიდი რაოდენობით ენერგიაა საჭირო წყლის ტემპერატურის ასამაღლებლად (ანუ აქვს მაღალი სითბოს სიმძლავრე). ამ თვისების შედეგად, წყლის დიდი სხეულები მოქმედებენ როგორც ბუფერული კლიმატის უკიდურესი რყევების წინააღმდეგ, წყალი ხდება შესანიშნავი სამრეწველო გამაგრილებელი და ეხმარება ცოცხალ ორგანიზმებს გარემოში ტემპერატურის უეცარი ცვლილებებისგან დაცვაში.
  3. წყალს აქვს აორთქლების ძალიან მაღალი სითბო. წყლის აორთქლება ხელს უწყობს სითბოს გლობალურ განაწილებას; ის უზრუნველყოფს ორგანიზმს არასასურველი სითბოს გასაფანტად.
  4. წყალი კარგი გამხსნელია და უზრუნველყოფს კარგ გარემოს ქიმიური რეაქციებისთვის, მათ შორის ბიოლოგიურად მნიშვნელოვანი რეაქციებისთვის. წყალი ატარებს საკვებ ნივთიერებებს ორგანიზმის უჯრედებში და აშორებს ნარჩენ პროდუქტებს და საშუალებას აძლევს იონების ნაკადს, რომელიც აუცილებელია ცხოველებში კუნთებისა და ნერვული ფუნქციებისთვის.
  5. თხევადი წყალი აქვს ძალიან მაღალი ზედაპირული დაძაბულობა, ძალა, რომელიც აკავებს სითხის ზედაპირს. ეს, ზედაპირებთან მიმაგრების უნართან ერთად, საშუალებას აძლევს წყლის ტრანსპორტირებას მცენარეებსა და ნიადაგში კაპილარული მოქმედებით.
  6. მყარ წყალს (ყინულს) აქვს უფრო დაბალი სიმკვრივე, ვიდრე თხევადი წყალი დედამიწის ზედაპირზე. თუ ყინული თხევად წყალზე მკვრივი იქნებოდა, ის ჩაძირული იქნებოდა, ვიდრე ცურავდა, ხოლო ცივ კლიმატში წყლის ობიექტები საბოლოოდ გაიყინებოდა მყარად და კლავს მათში მცხოვრებ ორგანიზმებს.

მტკნარი წყალი შეადგენს დედამიწის მთლიანი წყლის მარაგის მხოლოდ სამ პროცენტს და გვხვდება როგორც ზედაპირული, ისე მიწისქვეშა წყლები. ზედაპირული წყალი იწყება ნალექის სახით. ნალექების იმ ნაწილს, რომელიც მიწაში არ შედის, ეწოდება ჩამონადენი. ჩამონადენი მიედინება ნაკადულებსა და ტბებში.

სადრენაჟო აუზს, საიდანაც წყალი მიედინება, ეწოდება ა წყალგამყოფი. ნალექს, რომელიც შეაღწევს მიწას და ხვდება ნიადაგისა და კლდის ბზარებში და ფორებში, ეწოდება მიწისქვეშა წყლები. თუ მიწისქვეშა წყლები შეჩერებულია კლდის გაუვალი ბარიერით, ის შეიძლება დაგროვდეს მანამ, სანამ ფოროვანი რეგიონი არ გახდება გაჯერებული. ამ დაგროვების ზედა ნაწილი ცნობილია როგორც წყლის მაგიდა. ქვიშისა და კლდის ფოროვანი ფენები, რომლებშიც მიწისქვეშა წყლები მიედინება ე.წ წყალსატევები.

მტკნარი წყლის უმეტესობა ჩაკეტილია გაყინულ მყინვარებში ან ღრმა მიწისქვეშა წყლებში, სადაც ის არ არის გამოსაყენებელი ცოცხალი ორგანიზმების უმეტესობის მიერ. ამრიგად, დედამიწის მთლიანი წყლის მარაგის მხოლოდ მცირე ნაწილია გამოსაყენებელი მტკნარი წყალი. მიუხედავად ამისა, არსებული რაოდენობა საკმარისია სიცოცხლის შესანარჩუნებლად ბუნებრივი წყლის ციკლის გამო. წყლის ციკლში წყალი მუდმივად გროვდება, იწმინდება და ხელახლა ნაწილდება. სამწუხაროდ, როდესაც ადამიანთა პოპულაციები მთელ მსოფლიოში იზრდება, მათი საქმიანობა საფრთხეს უქმნის ბუნებრივ ციკლს და აუარესებს ხელმისაწვდომი წყლის ხარისხს.

სასოფლო-სამეურნეო წყლის გამოყენება

სოფლის მეურნეობა არის წყლის ყველაზე დიდი მომხმარებელი მსოფლიოში. ამ წყლის უმეტესი ნაწილი კულტურების სარწყავად გამოიყენება. სარწყავი არის კულტურების მოყვანის მიზნით წყლის ერთი უბნიდან მეორეში გადატანის პროცესი. სარწყავად გამოყენებული წყალი, როგორც წესი, მოდის მდინარეებიდან ან ჭებიდან ამოტუმბული მიწისქვეშა წყლებიდან. კულტურების მორწყვის მთავარი მიზეზი არის მოსავლიანობის გაზრდა. ის ასევე იძლევა ზღვრული მიწის მოშენებას მშრალ რეგიონებში, რომლებიც ჩვეულებრივ არ ეხმარებიან მოსავალს. არსებობს ირიგაციის რამდენიმე მეთოდი: დატბორვით მორწყვა, წვეთოვანი სარწყავი და ცენტრალური რწყვა.

წყალდიდობის სარწყავი მოიცავს ზოგადად ბრტყელ მიწაზე მდებარე მოსავლის ფართობის დატბორვას. წყლის ეს გრავიტაციული ნაკადის მეთოდი შედარებით მარტივია, განსაკუთრებით იმ შემთხვევაში, თუ გამოიყენება მდინარის დაბლობების ბუნებრივი დატბორვა და, შესაბამისად, ეკონომიურად ეფექტურია. თუმცა, წყალდიდობის დროს გამოყენებული წყლის დიდი ნაწილი იკარგება აორთქლების ან სარწყავი უბნის მიმდებარე ნიადაგში შეღწევის შედეგად. იმის გამო, რომ სასოფლო-სამეურნეო მიწა ბრტყელი უნდა იყოს, რომ წყალდიდობის სარწყავი იყოს გამოყენებული, წყალდიდობის მორწყვა პრაქტიკულია მხოლოდ გარკვეულ რაიონებში (მაგ. გარდა ამისა, იმის გამო, რომ მიწა მთლიანად დატბორილია, სარწყავი წყლის მარილები შეიძლება დაგროვდეს ნიადაგში და საბოლოოდ გახადოს იგი უნაყოფო.

Furrow სარწყავი ასევე მოიცავს წყლის გრავიტაციულ ნაკადს შედარებით ბრტყელ მიწაზე. თუმცა, მორწყვის ამ ფორმით, წყლის ნაკადი შემოიფარგლება კულტურების რიგებს შორის ღარებში ან თხრილებში. ეს იძლევა წყლის უკეთ კონტროლს და, შესაბამისად, ნაკლები წყალია საჭირო და ნაკლები იხარჯება. იმის გამო, რომ წყლის მიწოდება ღობეებში შესაძლებელია მილებიდან, მიწა არ არის საჭირო სრულიად ბრტყელი. თუმცა, ბეწვის მორწყვა უფრო მაღალ საოპერაციო ხარჯებს მოიცავს, ვიდრე წყალდიდობის მორწყვა, გაზრდილი შრომისა და საჭირო აღჭურვილობის გამო. ის ასევე მოიცავს დიდ აორთქლების დანაკარგს.

Წვეთოვანი სარწყავი გულისხმობს მცირე რაოდენობით წყლის მიწოდებას პირდაპირ ცალკეულ მცენარეებზე. წყალი გამოიყოფა პერფორირებული მილის მეშვეობით, რომელიც დამონტაჟებულია მიწის ზემოთ ან ქვემოთ ცალკეული მცენარეების ფესვებთან. ეს მეთოდი თავდაპირველად განვითარდა ისრაელში მშრალ რეგიონებში გამოსაყენებლად, სადაც წყალი შეზღუდული იყო სარწყავად. ეს არის ძალიან ეფექტური, წყლის მცირე ნარჩენებით. წვეთოვანი მორწყვის ზოგიერთი მინუსი არის სისტემის ინსტალაციისა და მოვლის მაღალი ხარჯები. ამიტომ, ის პრაქტიკულია მხოლოდ მაღალი ღირებულების ნაღდი კულტურების გამოსაყენებლად.

ცენტრალური ღერძული გამფრქვევი სისტემები მიაწოდეთ წყალი ნათესებს გრძელ ბუმზე დამონტაჟებული სპრეკლერებიდან, რომელიც ბრუნავს ცენტრალური ღერძის გარშემო. წყალი მიმდებარე სარწყავი ჭაბურღილიდან ამოტუმბავს პივოტს. ამ სისტემას აქვს უპირატესობა, რომ ძალიან მობილურია და საჭიროებისამებრ შეიძლება გადაიტანოს ერთი სფეროდან მეორეში. ის ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას არათანაბარ სასოფლო-სამეურნეო მიწებზე, რადგან მოძრავი ბუმი შეიძლება მიჰყვეს მიწის კონტურებს. ცენტრალური საყრდენი სისტემები ფართოდ გამოიყენება შეერთებული შტატების დასავლეთ დაბლობებსა და სამხრეთ-დასავლეთ რეგიონებში. სათანადო მენეჯმენტით, სწორად შემუშავებული სისტემები შეიძლება იყოს თითქმის ისეთივე ეფექტური, როგორც წვეთოვანი სარწყავი სისტემები. ცენტრალურ-ღერძულ სისტემებს აქვთ მაღალი საწყისი ხარჯები და საჭიროებენ ახლომდებარე სარწყავი ჭაბურღილს, რომელსაც შეუძლია უზრუნველყოს საკმარისად მაღალი ნაკადი. ჭაბურღილის წყლით მუდმივმა მორწყვამ ასევე შეიძლება გამოიწვიოს ნიადაგის დამლაშება.

საშინაო და სამრეწველო წყლის გამოყენება

წყალი მნიშვნელოვანია ყველა სახის მრეწველობისთვის (მაგ., წარმოება, ტრანსპორტი და სამთო). წარმოების ადგილები ხშირად მდებარეობს წყლის წყაროებთან ახლოს. სხვა თვისებებთან ერთად, წყალი არის შესანიშნავი და იაფი გამხსნელი და გამაგრილებელი. ბევრ წარმოებულ თხევად პროდუქტს აქვს წყალი, როგორც მათი მთავარი ინგრედიენტი. სამრეწველო და სამთო პროცესებში გამოყენებულ ქიმიურ ხსნარებს, როგორც წესი, აქვთ წყლის ბაზა. საწარმოო აღჭურვილობა გაცივდება წყლით და იწმინდება წყლით. წარმოებაში წყალი ერთი ადგილიდან მეორეზე საქონლის გადასატანადაც კი გამოიყენება. ატომური ელექტროსადგურები წყალს იყენებენ რეაქტორის ბირთვის შესამცირებლად და გასაგრილებლად, ასევე ელექტროენერგიის გამოსამუშავებლად. მრეწველობა ფაქტიურად გაჩერდება წყლის გარეშე.

ადამიანები წყალს იყენებენ საყოფაცხოვრებო მიზნებისთვის, როგორიცაა პირადი ჰიგიენა, საკვების მომზადება, დასუფთავება და მებაღეობა. განვითარებული ქვეყნები, განსაკუთრებით შეერთებული შტატები, ხშირად იყენებენ წყლის დიდ რაოდენობას საშინაო მიზნებისთვის.

პირადი ჰიგიენისთვის გამოყენებული წყალი საყოფაცხოვრებო წყლის მოხმარების უმეტესი ნაწილია. მაგალითად, ლოს-ანჯელესში ნიჟარები, საშხაპეები და ტუალეტები ერთ დღეში გამოყენებული წყალი ავსებს დიდ საფეხბურთო სტადიონს. ადამიანებს სჭირდებათ სასმელი წყლის საიმედო მიწოდება; წინააღმდეგ შემთხვევაში შეიძლება მოხდეს ჯანმრთელობის სერიოზული პრობლემები, რომლებიც დაკავშირებულია წყლის დაავადებებთან. ეს მოითხოვს დიდ დასახლებულ რაიონებში მუნიციპალური წყლის გამწმენდი ნაგებობების შექმნას და შენარჩუნებას.

დიდი რაოდენობით სუფთა წყალი იხარჯება სამრეწველო და საყოფაცხოვრებო მოხმარებაში. შეერთებულ შტატებში ეს ძირითადად გამოწვეულია წყლის ზოგადად დაბალი ღირებულებით. თუმცა, მოსახლეობის დიდ ტერიტორიებზე საკმარისი რაოდენობის სუფთა წყლის მიწოდება მზარდ პრობლემად იქცევა. კონსერვაციის ზომებმა შეიძლება შეამციროს პრობლემა: წარმოების პროცესების გადამუშავება ნაკლები წყლის გამოყენების მიზნით; მცენარეული საფარის გამოყენება მშრალ რეგიონებში გამწვანებისთვის, რომელიც ნაკლებ წყალს მოითხოვს; წყლის დამზოგავი საშხაპეებისა და ტუალეტების გამოყენება და ნაცრისფერი წყლის ხელახალი გამოყენება სარწყავად.

წყლის რესურსების კონტროლი

შინამეურნეობები და მრეწველობა ორივე დამოკიდებულია სუფთა წყლის საიმედო მარაგზე. ამიტომ მნიშვნელოვანია წყლის რესურსების მართვა და დაცვა. მიედინება მდინარეების ან ნაკადულების გასწვრივ კაშხლების აგება და წყალსაცავებში წყლის შეკავება წყლის რესურსების კონტროლის პოპულარული გზაა. კაშხლებს აქვთ რამდენიმე უპირატესობა: ისინი იძლევა წყლის გრძელვადიანი შენახვის საშუალებას სასოფლო-სამეურნეო, სამრეწველო და საყოფაცხოვრებო მოხმარებისთვის; მათ შეუძლიათ უზრუნველყონ ჰიდროელექტროენერგიის წარმოება და ქვედა დინების წყალდიდობის კონტროლი. თუმცა, კაშხლები არღვევენ ეკოსისტემებს, ისინი ხშირად ანაცვლებენ ადამიანთა პოპულაციას და ანადგურებენ კარგ სასოფლო-სამეურნეო მიწებს და საბოლოოდ ისინი ივსება სილით.

ადამიანები ხშირად იღებენ წყლის ბუნებრივ ციკლს ხელოვნურ წყალსაცავებში წყლის შეგროვებით ან მიწისქვეშა წყლების მოსაშორებლად ჭაბურღილების თხრით. ამ წყაროებიდან წყალი მიედინება მდინარეებში, ხელოვნურად შექმნილ არხებში ან მილსადენებში და ტრანსპორტირდება ქალაქებში ან სასოფლო-სამეურნეო მიწებში. წყლის რესურსების ასეთმა გადახვევამ შეიძლება სერიოზულად იმოქმედოს იმ რეგიონებზე, საიდანაც წყალი იღება.

მაგალითად, კალიფორნიის ოუენსის ველის რეგიონი უდაბნოდ იქცა მას შემდეგ, რაც წყლის პროექტებმა სიერა ნევადის ჩამონადენის უმეტესი ნაწილი გადაიტანა ლოს-ანჯელესის მეტროპოლიტენში. ეს აჩენს კითხვას, ვინ ფლობს (ან აქვს უფლება) წყლის რესურსებს.

წყლის უფლებები ჩვეულებრივ დადგენილია კანონით. აღმოსავლეთ შეერთებულ შტატებში, "დოქტრინა სანაპიროს უფლებების შესახებ"ეს არის სარგებლობის უფლებების საფუძველი. ყველას, ვისი მიწაც მიედინება ნაკადის გვერდით არის, შეუძლია გამოიყენოს წყალი მანამ, სანამ ზოგიერთი დარჩა ხალხისთვის დინების ქვემოთ. დასავლეთ შეერთებულ შტატებში საკითხებს სხვაგვარად ამუშავებენ, სადაც გამოიყენება "პირველი მოსული, პირველი სერვისის მიდგომა, რომელიც ცნობილია როგორც "წინასწარი მითვისების პრინციპი" გამოიყენება. ნაკადულიდან წყლის გამოყენებით თავდაპირველი მომხმარებელი ადგენს კანონიერ უფლებას თავდაპირველად აღებული წყლის მოცულობის მუდმივი გამოყენების შესახებ. სამწუხაროდ, როდესაც ნაკადულში წყალი არასაკმარისია, ზარალდებიან ქვემოთ მომხმარებლები.

მდინარე კოლორადოს შემთხვევა ხაზს უსვამს წყლის უფლებების პრობლემას. ფედერალურმა მთავრობამ ააშენა კაშხლების სერია მდინარე კოლორადოს გასწვრივ, რომელიც აშრობს შეერთებული შტატების სამხრეთ-დასავლეთისა და ჩრდილოეთ მექსიკის უზარმაზარ ტერიტორიას. პროექტის მიზანი იყო ამ არიდული ზონის ქალაქებისა და დაბების წყლით უზრუნველყოფა და კულტურების მორწყვა. თუმცა, რაც უფრო და უფრო მეტი წყალი იღებდა ამ კაშხლებიდან, ნაკლები წყალი იყო ხელმისაწვდომი ქვემოთ. მხოლოდ შეზღუდული მოცულობის წყალი აღწევდა მექსიკის საზღვარს და ეს იყო მარილიანი და გამოუსადეგარი. მექსიკის მთავრობა ჩიოდა, რომ მათ ქვეყანას უარს აძლევდნენ წყლის გამოყენებას, რომელიც ნაწილობრივ მათი იყო, რის შედეგადაც აშენდა დემარილიზაციის ქარხანა გამოსაყენებელი წყლის ნაკადის უზრუნველსაყოფად.

საერთო სამართალი ზოგადად საკუთრების მფლობელებს აძლევს უფლებებს მიწისქვეშა წყლებზე მათი მიწის ქვემოთ. თუმცა, პრობლემა შეიძლება წარმოიშვას იმ სიტუაციაში, როდესაც ქონების რამდენიმე მფლობელი ერთსა და იმავე მიწისქვეშა წყლების წყაროს მიეწოდება. Ogallala Aquifer, რომელიც გადაჭიმულია ვაიომინგიდან ტეხასამდე, ფართოდ გამოიყენება ფერმერების მიერ სარწყავად. თუმცა, ეს გამოყენება იწვევს მიწისქვეშა წყლების ამოწურვას, რადგან წყალსატევს აქვს ძალიან ნელი დატენვის სიჩქარე. ასეთ შემთხვევებში საჭიროა წყლის გამოყენების გენერალური გეგმა, რათა დაზოგოს წყლის რესურსები მომავალი გამოყენებისთვის.

წყლის გადატანა

წყალი აუცილებელია მთელი სიცოცხლისთვის, ისევე როგორც ადამიანის სოფლის მეურნეობისა და მრეწველობისთვის. დიდი ძალისხმევა და ხარჯები დაიხარჯა წყლის გადამისამართებაზე, საიდანაც ის ბუნებრივად ხდება იქ, სადაც ხალხს სჭირდება. ასეთი სასიცოცხლო რესურსის ფართომასშტაბიანი გადანაწილება გავლენას ახდენს როგორც ადამიანებზე, ასევე გარემოზე. ქვემოთ შეჯამებული სამი პროექტი ასახავს ხარჯებს და სარგებელს და კომპლექსურ საკითხებს წყლის გადამისამართებაში.

გარნიზონის დივერსიის პროექტი

გარნიზონის დივერსიის პროექტის მიზანი იყო წყლის გადამისამართება მდინარე მისურიდან ჩრდილოეთ დაკოტაში მდებარე წითელ მდინარეში, გზად მილიონზე მეტი ჰექტარი პრერიის მორწყვა, ახალი მაცხოვრებლების და მრეწველობის მოზიდვა და დასვენების შესაძლებლობების უზრუნველყოფა.

მშენებლობა 1940-იან წლებში დაიწყო და მიუხედავად იმისა, რომ 600 მილიონი დოლარი დაიხარჯა, აშენდა მხოლოდ 120 მილი არხი და რამდენიმე სატუმბი სადგური. პროექტი არ დასრულებულა ფინანსური პრობლემებისა და გარემოსდამცველების, მეზობელი სახელმწიფოებისა და კანადის ფართო წინააღმდეგობების გამო. ზოგი ეწინააღმდეგება იშვიათი პრერიული ჰაბიტატების დატბორვას. ბევრს აწუხებს, რომ წყლის გადაადგილება ერთი წყალგამყოფიდან მეორეში ასევე გადაიყვანს არამშობლიურ და ინვაზიურ სახეობებს, რომლებმაც შეიძლება შეუტიონ ადგილობრივ ორგანიზმებს, გაანადგურონ ჰაბიტატები და ეკონომიკური ზიანი მიაყენონ თევზაობას და სხვა ინდუსტრიებს. როდესაც სამშენებლო და ტექნიკური ხარჯები გაიზარდა, გადასახადის გადამხდელებმა გამოთქვეს შეშფოთება, რომ გადაჭარბებული სახელმწიფო ფული იხარჯებოდა შეზღუდული საჯარო სარგებლის მქონე პროექტზე.

მელამჩის წყალმომარაგების პროექტი

ნეპალში კატმანდუს ველი მნიშვნელოვანი ურბანული ცენტრია არასაკმარისი წყლის მარაგით. ერთი მილიონი ადამიანი მილებით წყალს დღეში მხოლოდ რამდენიმე საათის განმავლობაში იღებს. მიწისქვეშა წყლების წყალსაცავები იშლება და წყლის ხარისხი საკმაოდ დაბალია. მელამჩის წყალმომარაგების პროექტი წყალს კატმანდუში გადაიტანს 28 კილომეტრიანი გვირაბით მდინარე მელამჩიდან მეზობელ ხეობაში. პროექტი ნახევარ მილიარდ დოლარად დაჯდება, პროექტი მოიცავს წყლის გამწმენდი და გამანაწილებელი საშუალებების გაუმჯობესებას.

მიუხედავად იმისა, რომ კატმანდუს ხეობაში წყლის პრობლემები სერიოზულია, პროექტი საკამათოა. მომხრეები ამბობენ, რომ ეს გააუმჯობესებს საზოგადოებრივ ჯანმრთელობას და ჰიგიენას და ხელს შეუწყობს ადგილობრივი ეკონომიკის სტიმულირებას მდინარე მელამჩის ეკოსისტემის დაზიანების გარეშე. ოპონენტები ვარაუდობენ, რომ გარემოს დაცვის ზომები არაადეკვატურია და რამდენიმე ადამიანი იძულებით გადაადგილებული იქნება. შესაძლოა, მათი ყველაზე დიდი წინააღმდეგობა ის არის, რომ პროექტი წყალმომარაგების პრივატიზებას მოახდენს და ხარჯებს ღარიბებისთვის მიუწვდომელზე გაზრდის. ისინი აცხადებენ, რომ უფრო იაფი და ეფექტური ალტერნატივები იგნორირებულია საერთაშორისო ბანკების დაჟინებული მოთხოვნით და რომ პროექტის სესხების დავალიანება ეკონომიკას დაანგრევს.

სამხრეთიდან ჩრდილოეთის წყლის გადაცემის პროექტი

ჩინეთის ბევრ დიდ ქალაქს წყლის მწვავე დეფიციტი განიცდის, განსაკუთრებით ქვეყნის ჩრდილოეთ ნაწილში. გადაჭარბებულმა გამოყენებამ და სამრეწველო გამონადენმა გამოიწვია წყლის ძლიერი დაბინძურება. სამხრეთიდან ჩრდილოეთის წყლის გადამისამართების პროექტი შექმნილია სამხრეთ ჩინეთის მდინარეებიდან წყლის უზარმაზარი რაოდენობის გადასატანად ქვეყნის მშრალ, მაგრამ დასახლებულ ჩრდილოეთ ნახევარში. დაბინძურების კონტროლისა და გამწმენდი ახალი ნაგებობები, რომლებიც ერთდროულად აშენდება, უნდა გააუმჯობესოს წყლის ხარისხი მთელი ქვეყნის მასშტაბით.

გადახვევა განხორციელდება ადამიანის მიერ აშენებული სამი მდინარის შექმნით, თითოეული 1000 კილომეტრზე მეტი სიგრძით. ისინი ერთად გაატარებენ თითქმის 50 მილიარდ კუბურ მეტრ წყალს ყოველწლიურად, რაც შექმნის ისტორიაში წყლის გადაყვანის უდიდეს პროექტს. მშენებლობა, სავარაუდოდ, 10 წელს გაგრძელდება და 60 მილიარდი დოლარი დაჯდება, მაგრამ 2 წლის მუშაობის შემდეგ, გადახვევა უკვე ბიუჯეტიდან ამოიწურა.

წყლის რესურსების ასეთი მასიური ცვლა მთელ სისტემაში დიდ ეკოლოგიურ შედეგებს მოიტანს. წყლის დონე მდინარეებსა და ჭაობებში მკვეთრად დაეცემა სამხრეთით და მოიმატებს ჩრდილოეთში. ხალხი და ველური ბუნება ახალი მდინარეების გასწვრივ გადაადგილდებიან.

მიუხედავად მისი განსაცვიფრებელი მასშტაბისა, მხოლოდ სამხრეთიდან ჩრდილოეთის პროექტი არ იქნება საკმარისი წყლის დეფიციტის მოსაგვარებლად. ჩინეთს ჯერ კიდევ მოუწევს წყლის კონსერვაციის პროგრამების გაზრდა, მრეწველობისა და სოფლის მეურნეობის უფრო ეფექტური წყლის გაზრდა და საზოგადოების ცნობიერების ამაღლება წყლის მდგრადი პრაქტიკის შესახებ.


Bio_U07_USA_FY21 კითხვა: 1-9 ბიოლოგიის ლაბორატორიაში სტუდენტები მიკროსკოპის ქვეშ ათვალიერებენ აუზის წყლის წვეთს. ერთი მოსწავლე აკვირდება მწვანე, ერთუჯრედიან ორგანიზმს, რომელსაც აქვს დროშები. რა დასკვნა შეუძლია მოსწავლეს ამ დაკვირვებებიდან? O ორგანიზმი უნდა იყოს ფოტოსინთეზური, რადგან ის მწვანეა. ორგანიზმს უნდა შეეძლოს მოძრაობა, რადგან მას აქვს დროშები. ორგანიზმი უნდა იყოს დამშლელი, რადგან ის ერთუჯრედიანია. ორგანიზმი უნდა იყოს ცხოველთა სამეფოდან, რადგან მას აქვს დროშები.

დახმარება_მოხაზულობა

გამოსახულების ტრანსკრიფციადახურვა

Bio_U07_USA_FY21 კითხვა: 1-9 ბიოლოგიის ლაბორატორიაში სტუდენტები მიკროსკოპის ქვეშ ათვალიერებენ აუზის წყლის წვეთს. ერთი მოსწავლე აკვირდება მწვანე, ერთუჯრედიან ორგანიზმს, რომელსაც აქვს დროშები. რისი დასკვნა შეუძლია მოსწავლეს ამ დაკვირვებებიდან? O ორგანიზმი უნდა იყოს ფოტოსინთეზური, რადგან ის მწვანეა. ორგანიზმს უნდა შეეძლოს მოძრაობა, რადგან მას აქვს დროშები. ორგანიზმი უნდა იყოს დამშლელი, რადგან ის ერთუჯრედიანია. ორგანიზმი უნდა იყოს ცხოველთა სამეფოდან, რადგან მას აქვს დროშები.


Na+ და წყლის შთანთქმის კონტროლი ხერხემლიანთა „მჭიდრო ეპითელიუმში“ adh და ალდოსტერონის მიერ

მარილისა და წყლის ბალანსი ხერხემლიანებში კონტროლდება სისხლში ორი ჰორმონის გამოყოფით: ალდოსტერონი და ანტიდიურეზული (ADH). ამ თავის მიზანია განიხილოს მექანიზმები (პლაზმური მემბრანის დონეზე), რომლითაც ეს ჰორმონები იწვევენ მარილის (ნატრიუმის) და წყლის მოძრაობას სამიზნე ქსოვილებში. ალდოსტერონის პირველადი ეფექტი არის სანათურისკენ მიმართული (აპიკალური) მემბრანის Na+ გამტარიანობის გაზრდა წინასწარ არსებული მშვიდი არხების მოკლე დროში გააქტიურებით და ახლად სინთეზირებული არხების ხანგრძლივი ექსპოზიციის შემდეგ. სხვა ეფექტები შეიძლება მოიცავდეს ენერგიის მიწოდების გაზრდას და Na+-K+ ATP-აზას სინთეზს, რომელიც პასუხისმგებელია Na+-ის ექსტრუზიაზე უჯრედის ციტოპლაზმიდან სისხლში. ანალოგიურად, ADH ასტიმულირებს უკვე არსებულ მდუმარე აპიკალურ მემბრანულ Na+ არხებს. ADH-ის მეორე ეფექტი არის ეპითელიუმის წყლის გამტარიანობის გაზრდა. მტკიცებულებები მტკიცედ ვარაუდობენ, რომ ციტოპლაზმურ ვეზიკულებში არსებობს წყლის არხები, რომლებიც ADH-ის გამოწვევისას ერწყმის აპიკალურ მემბრანას, რაც იწვევს აპიკური მემბრანის ჰიდრავლიკური გამტარობის სწრაფ ზრდას. ვეზიკულების მოძრაობა დამოკიდებულია უცვლელ ციტოჩონჩხზე. ელექტროლიტური და არაელექტროლიტური ტრანსპორტის რეგულირება განხილული იქნება ზემოაღნიშნული ორი მექანიზმის ფონზე.

ელ.ფოსტის გაფრთხილებები

ციტირებულია

გვიპოვეთ SEB 2021 წლიურ კონფერენციაზე

ჩვენ მოუთმენლად ველით SEB 2021 წლიურ კონფერენციას, რომელიც გაიმართება ონლაინ 29 ივნისიდან 8 ივლისამდე.

კარიერა და ყავა
შეუერთდით JEB Reviews-ის რედაქტორს შარლოტა რუტლეჯს 1 ივლისს 13:30 საათზე, რათა გაიგოთ მისი პირადი კარიერული მოგზაურობის შესახებ.

ახალგაზრდა მეცნიერის ჯილდო
მოხარული ვართ, რომ ვაფინანსებთ ახალგაზრდა მეცნიერის ჯილდოს (ცხოველთა განყოფილება). გამარჯვებული გამოვლინდება 2 ივლისს მედლებისა და საპრიზო სესიის დროს.

საგნების კოლექციები
იხილეთ ჩვენი თემატური კოლექციები, სადაც ხაზგასმულია SEB-ის ბოლო ჯილდოს გამარჯვებულების ნაშრომები, გაარკვიეთ, თუ როგორ უჭერს მხარს JEB ადრეული კარიერის მკვლევარებს და შეიტყვეთ ჟურნალის შესახებ.

ავადმყოფური ქცევები ხერხემლიანთა ტაქსონებში

კაიმანის სისხლის წითელი უჯრედები ატარებენ ბიკარბონატს და არა სისხლის პლაზმას

ბაუტისტა და სხვ. აღმოაჩინა, რომ ბიკარბონატის ტარების ნაცვლად სისხლის პლაზმაში, კაიმანი ატარებს ანიონს სისხლის წითელ უჯრედებში, სპეციალურად შეცვლილი ჰემოგლობინის წყალობით.

წაიკითხეთ და გამოაქვეყნეთ ხელშეკრულება EIFL-თან

მოხარული ვართ განვაცხადოთ, რომ მკვლევარებს 30 განვითარებადი და გარდამავალი ეკონომიკის ქვეყნებში შეუძლიათ ისარგებლონ დაუყონებლივ და უსასყიდლოდ ღია წვდომის გამოქვეყნებით Journal of Experimental Biology-ში ახალი შეთანხმების შემდეგ Electronic Information for Library (EIFL).

ახლა ჩვენ გვყავს 200-ზე მეტი დაწესებულება 20-ზე მეტ ქვეყანაში და ექვსი ბიბლიოთეკის კონსორციუმი მონაწილეობს ჩვენს Read & Publish ინიციატივაში. შეიტყვეთ მეტი და იხილეთ მონაწილე დაწესებულებების სრული სია.


მეფისნარევი და შინკანსენის მატარებელი

ინჟინრებმა, რომლებიც ააშენეს იაპონური შინკანსენის, ანუ ტყვიის მატარებლების განახლება, მიაღწიეს წარმატებას მათ საათში 200 მილის სიჩქარით გადაადგილება, მაგრამ მათი ხმაური აღემატებოდა გარემოსდაცვით სტანდარტებს. როდესაც მატარებელი ვიწრო გვირაბში მიემგზავრებოდა, გამოსვლისას ხმოვან ბუმს წარმოქმნიდა. პრობლემის ნაწილი იყო ბლაგვი, ტყვიის ფორმის ცხვირი, რომელიც ჰაერს უბიძგებდა მის წინ, ვიდრე ჭრის. პრობლემის გადასაჭრელად ინჟინრებმა შთაგონება მიიღეს მეფისნაცვალთა კუპიურებიდან, რომლებსაც შეუძლიათ წყალში ჩაძირვა ძლივს შესხურებით. მეფისნარევები წყალში იჭრებიან გამარტივებული ნისკარტით, რომელიც თანდათან იმატებს დიამეტრს წვერიდან თავამდე, რის შედეგადაც წყალი გადის. ტყვიის მატარებლის ცხვირის მოდელირებით მეფის წვერაზე, დასავლეთ იაპონიის რკინიგზის კომპანიის ინჟინერებმა შექმნეს 500 სერია, რომელიც ექსპლუატაციაში შევიდა 1997 წელს. მატარებლები უფრო მშვიდია, 10 პროცენტით უფრო სწრაფი და მოიხმარენ 15 პროცენტით ნაკლებ ელექტროენერგიას. სურათები: 1) AskNature.org. 2) Flowizm/Flickr.

WIRED არის სადაც ხვალინდელი დღე რეალიზდება. ეს არის ინფორმაციისა და იდეების არსებითი წყარო, რომელიც ასახავს სამყაროს მუდმივ ტრანსფორმაციაში. WIRED საუბარი გვიჩვენებს, თუ როგორ ცვლის ტექნოლოგია ჩვენი ცხოვრების ყველა ასპექტს - კულტურიდან ბიზნესამდე, მეცნიერებიდან დიზაინამდე. მიღწევები და ინოვაციები, რომლებიც ჩვენ აღმოვაჩინეთ, იწვევს აზროვნების ახალ გზებს, ახალ კავშირებს და ახალ ინდუსტრიებს.

© 2021 Condé Nast. Ყველა უფლება დაცულია. ამ საიტის გამოყენება წარმოადგენს ჩვენი მომხმარებლის შეთანხმების და კონფიდენციალურობის პოლიტიკის და ქუქი-ფაილის განცხადების და თქვენი კალიფორნიის კონფიდენციალურობის უფლებების მიღებას. სადენიანი შეიძლება მიიღოთ გაყიდვების ნაწილი პროდუქტებიდან, რომლებიც შეძენილია ჩვენი საიტის მეშვეობით, როგორც ჩვენი შვილობილი პარტნიორობის ნაწილი საცალო მოვაჭრეებთან. ამ საიტზე არსებული მასალის რეპროდუცირება, გავრცელება, გადაცემა, ქეშირება ან სხვაგვარად გამოყენება დაუშვებელია, გარდა Condé Nast-ის წინასწარი წერილობითი ნებართვისა. რეკლამის არჩევანი


Აბსტრაქტულიჰიდროგელი არის ჯვარედინი ჰიდროფილური პოლიმერები, რომლებსაც შეუძლიათ წყლის ან ბიოლოგიური სითხეების შეწოვა. მათი ბიოსამედიცინო და ფარმაცევტული აპლიკაციები მოიცავს სისტემებისა და პროცესების ძალიან ფართო სპექტრს, რომლებიც იყენებენ მოლეკულური დიზაინის რამდენიმე მახასიათებელს. ეს მიმოხილვა განიხილავს ჰიდროგელების მოლეკულურ სტრუქტურას, დინამიურ ქცევას და სტრუქტურულ მოდიფიკაციას, ისევე როგორც ამ ბიოჰიდროგელების სხვადასხვა აპლიკაციებს.

ბოლოდროინდელი მიღწევები სამგანზომილებიანი სტრუქტურების მომზადებაში ზუსტი ჯაჭვის კონფორმაციით, ისევე როგორც ფუნქციური ჯგუფების შეერთება, საშუალებას იძლევა მომზადდეს პერსპექტიული ახალი ჰიდროგელები. იმავდროულად, ინტელექტუალური ბიოჰიდროგელები pH- ან ტემპერატურისადმი მგრძნობელობით კვლავაც მნიშვნელოვანი მასალაა სამედიცინო პროგრამებში.


ბიოლოგიის რაინდები

სტუდენტებისთვის, რომლებიც არ იყვნენ კლასში ვიდეოს ჩვენებისას, ან რომელთაც სურთ ნახონ მთელი (არარედაქტირებული) პროგრამა, მე მივაწოდე შემდეგი ბმულები:


სამუშაო ფურცლის შევსების გარდა, გარემოსდაცვითი მეცნიერების სტუდენტებმა უნდა გამოიკვლიონ და უპასუხონ შემდეგ კითხვებს:

1. რა არის ლოს-ანჯელესის ოლქის ამჟამინდელი მოსახლეობა? დარწმუნდით, რომ მითხარით თქვენი შეფასების წყარო!

2. წყალს მრავალი გამოყენება აქვს, მაგრამ მოდით, მხოლოდ სასმელ წყალზე გავამახვილოთ ყურადღება. იპოვნეთ წყარო, რომელიც აფასებს წყლის რაოდენობას ლიტრებში, რომელიც საჭიროა ერთი ადამიანისათვის, ყოველ დღე. წყარო მითხარი და შეფასებები მომიტანე.

3. 1 და 2 კითხვებიდან თქვენი კვლევის გამოყენებით, შეაფასეთ სასმელი წყლის ჯამური რაოდენობა ლიტრებში, რომელიც ყოველწლიურად მოითხოვს ლოს-ანჯელესის ოლქის მოსახლეობას. აჩვენე შენი ნამუშევარი!

4. მე-3 კითხვაზე თქვენი პასუხიდან გამომდინარე, ფიქრობთ, რომ მომავალში ლოს-ანჯელესის საგრაფოს ახალი წყლის წყაროების მოძიება მოუწევს? მიეცით მიზეზი თქვენი პრეტენზიის გასამყარებლად.

5. ლოს ანჯელესი წყლის უმეტესი ნაწილის მისაღებად ეყრდნობა აკვედუქებს და არხებს. რა არის წყლის წყაროები აქ ფრესნოს ოლქში?



განმარტებაში V მოცულობა ეხება ხსნარის მოცულობას, არა გამხსნელის მოცულობა. ხსნარის ერთი ლიტრი ჩვეულებრივ შეიცავს ან ოდნავ მეტ ან ოდნავ ნაკლებ 1 ლიტრ გამხსნელს, რადგან დაშლის პროცესი იწვევს სითხის მოცულობის გაზრდას ან შემცირებას. ზოგჯერ მასის კონცენტრაციას ტიტრს უწოდებენ.

ნოტაციის რედაქტირება

მასის სიმკვრივის საერთო აღნიშვნა ხაზს უსვამს კავშირს ორ რაოდენობას შორის (მასური კონცენტრაცია არის კომპონენტის მასის სიმკვრივე ხსნარში), მაგრამ ეს შეიძლება იყოს დაბნეულობის წყარო, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც ისინი გამოჩნდებიან იმავე ფორმულაში, არადიფერენცირებული დამატებითი სიმბოლოებით. (როგორც ვარსკვლავის ზედწერილი, თამამი სიმბოლო ან ვარო).

დამოკიდებულება მოცულობაზე რედაქტირება

მასის კონცენტრაცია დამოკიდებულია ხსნარის მოცულობის ცვალებადობაზე, ძირითადად თერმული გაფართოების გამო. ტემპერატურის მცირე ინტერვალებზე დამოკიდებულებაა:

სადაც მე(0) არის მასის კონცენტრაცია საცნობარო ტემპერატურაზე, α არის ნარევის თერმული გაფართოების კოეფიციენტი.

მასის კონცენტრაციების ჯამი - ნორმალიზებადი მიმართება რედაქტირება

ყველა კომპონენტის (მათ შორის გამხსნელის) მასური კონცენტრაციების ჯამი იძლევა ხსნარის ρ სიმკვრივეს:

ამრიგად, სუფთა კომპონენტისთვის მასის კონცენტრაცია უდრის სუფთა კომპონენტის სიმკვრივეს.

მასის კონცენტრაციის SI ერთეული არის კგ/მ 3 (კილოგრამი/კუბური მეტრი). ეს იგივეა, რაც მგ/მლ და გ/ლ. სხვა ხშირად გამოყენებული ერთეული არის გ/(100 მლ), რომელიც იდენტურია გ/დლ (გრამი/დეცილიტრი).

გამოყენება ბიოლოგიაში რედაქტირება

ბიოლოგიაში "%" სიმბოლო ზოგჯერ არასწორად გამოიყენება მასის კონცენტრაციის აღსანიშნავად, რომელსაც ასევე უწოდებენ "მასა/მოცულობის პროცენტს". 100 მლ ხსნარის საბოლოო მოცულობაში გახსნილი 1 გ გამხსნელი ნივთიერების მქონე ხსნარი იქნება მარკირებული, როგორც "1%" ან "1% მ/ვ" (მასა/მოცულობა). აღნიშვნა მათემატიკურად არასწორია, რადგან ერთეული "%" შეიძლება გამოყენებულ იქნას მხოლოდ განზომილებიანი რაოდენობით. „პროცენტული ხსნარი“ ან „პროცენტული ხსნარი“ არის ტერმინები საუკეთესოდ დაცული „მასური პროცენტული ხსნარებისთვის“ (მ/მ = მ% = მასობრივი ხსნარი/მასობრივი ხსნარი შერევის შემდეგ) ან „მოცულობითი პროცენტული ხსნარი“ (v/v = v. % = მოცულობის გამხსნელი მთლიანი ხსნარის მოცულობაზე შერევის შემდეგ). ძალიან ორაზროვანი ტერმინები „პროცენტული ამოხსნა“ და „პროცენტული ამონახსნები“ სხვა კვალიფიკაციის გარეშე, კვლავაც ზოგჯერ გვხვდება.

ბიოლოგიაში მ/ვ-ის ეს გავრცელებული გამოყენებაა იმის გამო, რომ ბევრი ბიოლოგიური ხსნარი არის განზავებული და წყალზე დაფუძნებული ან წყალხსნარი. თხევად წყალს აქვს სიმკვრივე დაახლოებით 1 გ/სმ 3 (1 გ/მლ). ამრიგად, 100 მლ წყალი უდრის დაახლოებით 100 გ-ს. ამიტომ, ხსნარი 1 გ გახსნილი ნივთიერებით, რომელიც იხსნება 100 მლ წყალხსნარის საბოლოო მოცულობაში, ასევე შეიძლება ჩაითვალოს 1% მ/მ (1 გ გამხსნელი 99 გ წყალში). ეს მიახლოება იშლება გამხსნელი ნივთიერების კონცენტრაციის გაზრდით (მაგალითად, წყალ-NaCl ნარევებში). ხსნარის მაღალი კონცენტრაცია ხშირად ფიზიოლოგიურად არ არის რელევანტური, მაგრამ ზოგჯერ გვხვდება ფარმაკოლოგიაში, სადაც ჯერ კიდევ ზოგჯერ გვხვდება მოცულობითი მასის აღნიშვნა. უკიდურესი მაგალითია კალიუმის იოდიდის გაჯერებული ხსნარი (SSKI), რომელიც აღწევს 100 "%" მ/ვ კალიუმის იოდიდის მასის კონცენტრაციას (1 გრამი KI 1 მლ ხსნარზე) მხოლოდ იმიტომ, რომ მკვრივი მარილის KI ხსნადობა ძალიან მაღალია წყალში, და მიღებული ხსნარი ძალიან მკვრივია (1,72-ჯერ უფრო მკვრივი ვიდრე წყალი).

მიუხედავად იმისა, რომ არსებობს საპირისპირო მაგალითები, ხაზგასმით უნდა აღინიშნოს, რომ ჩვეულებრივ გამოყენებული "ერთეულები" % w/v არის გრამი მილილიტრზე (გ/მლ). 1% მ/ვ ხსნარი ზოგჯერ ითვლება გრამ/100 მლ, მაგრამ ეს უარყოფს იმ ფაქტს, რომ % m/v არის გ/მლ 1 გ წყალს აქვს მოცულობა დაახლოებით 1 მლ (სტანდარტული ტემპერატურა და წნევა) და ამბობენ, რომ მასის კონცენტრაცია არის 100%. 10 მლ 1% ქოლატის წყალხსნარის დასამზადებლად 0,1 გრამი ქოლატი იხსნება 10 მლ წყალში. მოცულობითი კოლბები მინის ჭურჭლის ყველაზე შესაფერისი ნაწილია ამ პროცედურისთვის, რადგან გადახრები იდეალური ხსნარის ქცევიდან შეიძლება მოხდეს მაღალი ხსნარის კონცენტრაციით.

ხსნარებში მასის კონცენტრაცია ჩვეულებრივ გვხვდება მასის/[მოცულობითი ხსნარის] ან მ/ვ თანაფარდობით. წყალხსნარებში, რომლებიც შეიცავენ შედარებით მცირე რაოდენობით გახსნილ ხსნარს (როგორც ბიოლოგიაში), ასეთი მაჩვენებლები შეიძლება იყოს „პერცენტივიზებული“ 100-ზე გამრავლებით გრამი გამხსნელი ნივთიერების თანაფარდობით მლ ხსნარზე. შედეგი მოცემულია როგორც "მასა/მოცულობის პროცენტი". ასეთი კონვენცია გამოხატავს 1 გრამი გახსნილი ნივთიერების მასურ კონცენტრაციას 100 მლ ხსნარში, როგორც "1 მ/ვ %".

სუფთა კომპონენტის სიმკვრივე რედაქტირება

კავშირი მასის კონცენტრაციასა და სუფთა კომპონენტის სიმკვრივეს შორის (ერთი კომპონენტის ნარევების მასური კონცენტრაცია) არის:

სადაც
მე არის სუფთა კომპონენტის სიმკვრივე, Vმე სუფთა კომპონენტის მოცულობა შერევამდე.

სპეციფიკური მოცულობა (ან მასის სპეციფიკური მოცულობა) რედაქტირება

სპეციფიკური მოცულობა არის მასის კონცენტრაციის შებრუნებული მხოლოდ სუფთა ნივთიერებების შემთხვევაში, რომელთა მასის კონცენტრაცია იგივეა, რაც სუფთა ნივთიერების სიმკვრივე:

მოლარული კონცენტრაცია რედაქტირება

მოლარულ კონცენტრაციაზე გადაყვანა გმე მოცემულია:

სადაც მმე არის i-ის შემადგენელი მოლური მასა.

მასური წილადი რედაქტირება

გადაქცევა w მასურ წილადზემე მოცემულია:

მოლური წილადი რედაქტირება

გადაქცევა მოლურ წილად xმე მოცემულია:

სადაც M არის ნარევის საშუალო მოლური მასა.

მოლალობა რედაქტირება

ორობითი ნარევებისთვის მოლალობად გადაქცევა ბმე მოცემულია:

სივრცეში განსხვავებული (მასობრივი და მოლური) კონცენტრაციის მნიშვნელობები იწვევს დიფუზიის ფენომენს.


1.9: წყალი - ბიოლოგია

MDPI-ის მიერ გამოქვეყნებული ყველა სტატია დაუყოვნებლივ ხელმისაწვდომია მთელ მსოფლიოში ღია წვდომის ლიცენზიით. არ არის საჭირო სპეციალური ნებართვა MDPI-ის მიერ გამოქვეყნებული სტატიის მთელი ან ნაწილის ხელახლა გამოყენებისთვის, მათ შორის ფიგურებისა და ცხრილების ჩათვლით. ღია წვდომის Creative Common CC BY ლიცენზიით გამოქვეყნებული სტატიებისთვის, სტატიის ნებისმიერი ნაწილი შეიძლება ხელახლა იქნას გამოყენებული ნებართვის გარეშე, იმ პირობით, რომ ორიგინალური სტატია მკაფიოდ არის ციტირებული.

მხატვრული ნაშრომები წარმოადგენს ყველაზე მოწინავე კვლევას ამ სფეროში მაღალი გავლენის მნიშვნელოვანი პოტენციალით. მხატვრული ნაშრომები იგზავნება ინდივიდუალური მოწვევით ან რეკომენდაციით სამეცნიერო რედაქტორების მიერ და გადიან განხილვას გამოქვეყნებამდე.

მხატვრული ნაშრომი შეიძლება იყოს ორიგინალური კვლევითი სტატია, არსებითი ახალი კვლევითი კვლევა, რომელიც ხშირად მოიცავს რამდენიმე ტექნიკას ან მიდგომას, ან ყოვლისმომცველი მიმოხილვის ნაშრომი ლაკონური და ზუსტი განახლებით ამ სფეროში უახლესი პროგრესის შესახებ, რომელიც სისტემატურად მიმოიხილავს სამეცნიერო მიღწევებს. ლიტერატურა. ამ ტიპის ნაშრომი იძლევა პერსპექტივას კვლევის სამომავლო მიმართულებებზე ან შესაძლო აპლიკაციებზე.

Editor's Choice სტატიები ეფუძნება MDPI ჟურნალების სამეცნიერო რედაქტორების რეკომენდაციებს მთელი მსოფლიოდან. რედაქტორები ირჩევენ ჟურნალში ცოტა ხნის წინ გამოქვეყნებულ სტატიებს, რომლებიც, მათი აზრით, განსაკუთრებით საინტერესო იქნება ავტორებისთვის ან მნიშვნელოვანი ამ სფეროში. მიზანია მოგაწოდოთ ჟურნალის სხვადასხვა კვლევით სფეროებში გამოქვეყნებული ზოგიერთი ყველაზე საინტერესო ნაშრომის სურათი.


დისკუსია

ნახ. 2-ის წაკითხვა გვიჩვენებს, რომ წყვეტილი მოცურავეები იმეორებენ შიდა ძირითად მოძრაობას სასურველი ცურვის სიჩქარის შესანარჩუნებლად. ეს მოძრაობა შედგება თითქმის მუდმივი სიხშირის და თითქმის მუდმივი კუდის დარტყმის ამპლიტუდის აქტიური ტალღისგან (გარდა დაბალი სიჩქარის დიაპაზონისა, ნაცრისფრად დაჩრდილული ნახაზი 2-ის პანელებში), მეორდება მანამ, სანამ ეს საჭიროა. ამრიგად, თევზი, რომელსაც სურს უფრო სწრაფად ცურვა, გაზრდის აფეთქების დროს. რა თქმა უნდა, იმიტომ, რომ ადიდებული და სანაპიროზე ცურვის თითოეული თანმიმდევრობა ხორციელდება თითქმის მუდმივ დროში ბრძოლათევზი, რომელიც მეტ დროს ატარებს ადიდებულ ფაზაში, აუცილებლად ამცირებს სანაპიროს ხანგრძლივობას, რაც ადგენს ცურვის სიჩქარის ზედა ზღვარს, რომლის მიღწევაც შესაძლებელია. საინტერესოა აღინიშნოს, რომ აქ აღწერილი ცურვის ქცევა განსხვავდება იმ იდეისგან, რომ თევზი მოდულირებს სხეულის ტალღის კინემატიკურ პარამეტრებს სიჩქარის შესაცვლელად, განსხვავებით იმაზე, რაც დაფიქსირდა უფრო დიდი თევზისთვის უწყვეტი ცურვის გამოყენებით - მაგალითად, იხილეთ ref. 20,21 . ჩვენი ცოდნით, ასეთი მექანიზმი არ არის მოხსენებული ლიტერატურაში, განსაკუთრებით მცირე ზომის თევზებთან დაკავშირებით, რამდენიმე სანტიმეტრით, როგორც წინამდებარე ექსპერიმენტების ტეტრა თევზი.

იმისათვის, რომ გავიგოთ დინამიკა, რომელიც ემყარება ექსპერიმენტულ დაკვირვებებს, ჩვენ შევისწავლეთ ცურვის ოპტიმიზაციის პრობლემა იმიტირებული ადიდებული და სანაპირო მოცურავისთვის. თევზი მოდელირებულია სხეულის რეალისტური გეომეტრიის გამოყენებით ჰემიგრამუს ბლეჰერი ამოღებული ექსპერიმენტიდან (იხ. დამატებითი ინფორმაცია, ნაწილი 2). ადიდებული და სანაპირო ციკლი აგებულია, დაკვირვების შემდეგ, აქტიური და პასიური ფაზის შეერთებით. თევზის ირგვლივ ნაკადის ველი ყოველი ფაზის დროს სიმულირებულია გამოთვლითი სითხის დინამიკის (CFD) გამოყენებით - იხილეთ „მეთოდები“. პარამეტრული სივრცის შესწავლის გზით, თითოეული საცურაო სიჩქარისთვის, პარამეტრების ნაკრები (DC, მე, ( ბარი) , ბრძოლაარჩეულია, რომელიც ამცირებს ტრანსპორტის ღირებულებას (CoT). ოპტიმიზაციის პროცედურის შედეგები ემთხვევა 2-ზე მოცემულ ექსპერიმენტულ მონაცემებს (შავი კვადრატები).

ეს გასაოცარი დაკვირვებაა, რადგან გვიჩვენებს, რომ საკრუიზო ცურვის სიჩქარის დიაპაზონში მყოფი თევზი მუდმივად ოპტიმიზაციას უკეთებს მათ CoT-ს. Optimality is not straightforward in the multidimensional space navigated by living organisms, where locomotion is just one element of their everyday trade-offs. More specifically, the observation and its agreement with the simulation are exciting for a double reason. In the first place, unlike in continuous swimming where fish basically deal with a two-dimensional parameter space consisting of tail-beat frequency and amplitude, in burst-and-coast swimming, fish have to deal at least with a four-dimensional parameter space (shown in Fig. 2: bout, DC, მე, and (ar) ) at an arbitrary speed. The optimization of burst-and-coast swimming is thus extremely complex, especially considering that the CoT can hardly be sensed directly by the fish during swimming. Second, fish have to deal with many other constraints that might not be, a priori, necessarily compatible with optimizing swimming energy. For instance, the intermittence of burst-and-coast swimming has also been invoked for a sensing reason 17 . Before the present work, we did not know whether fish aim to optimize the CoT during burst-and-coast swimming, or whether fish can successfully optimize CoT in such a complex landscape of control parameters and indirect feedback. It turns out that in the case of this work, the intermittent swimming kinematics is, in a certain range of swimming regimes, exactly what optimizes swimming gaits. It is also surprising that fish can handle the optimization of CoT in burst-and-coast swimming relatively easily—such optimization mainly consists in maintaining the tail-beat frequency and amplitude constant and modulating the time of bursting.

The remarkable agreement between the optimization calculation and experimental observations leads us to two important conclusions for burst and coast swimmers. First, fish essentially do not modulate tail-beat frequency as observed for continuous swimming 20,21 but adapt a unique cycle to sustain the imposed speed. Second, the frequency, amplitude of the tail beat, and the burst phase duration (the duty cycle) are optimal parameters with respect to the cost of transport CoT at typical cruise speeds. It is also noteworthy that the results of the simulation are not exclusively associated to the species Hemigrammus bleheri. Excepted the details of the body shape that were extracted from the experiments, the construction of the intermittent simulated kinematics (see “Methods”) uses a generic body deformation that can describe other burst-and-coast swimmers. The results presented in this paper bring a general description of intermittent fish locomotion, based on experimental observations: because of the intermittency constraint—the bout time, most likely fixed because of physiological reasons, these fish have developed specific swimming sequences minimizing their cost of transport that are different from those observed for continuous swimmers, and such specific swimming sequences do not require the fish to handle all optimal parameters in a complex pattern. Future works should multiply experimental observations and produce a larger inventory of intermittent swimmers to determine if the burst-and-coast mechanism described here holds for other fish species. It has to be noted that the CoT as defined in this study only takes into account the mechanical cost of the swimmers, thus future explorations on the consequence of considering the additional “metabolic” cost may bring us a more comprehensive understanding of the swimming cost and optimization in burst-and-coast swimmers.


ბიოლოგია

I study insect diversity in highly threatened habitats to understand the effect of habitat alteration on particular groups of interest, such as the scarabaeine dung beetles, and to discover new species before they have gone extinct. Research also centers on the evolution of various groups of beetles. In particular, I am interested in conducting phylogenetic and biogeographic analyses, revisions of poorly known taxa, and behavioral and ecological studies. For phylogenetic projects, the current emphasis in the lab is the acquisition of molecular sequence data, but morphological data is also gathered in some cases for a total evidence approach to produce the most robust hypotheses of evolution. The major current and specific research projects in my lab include:

The Ghana Insect Project.
Insect biodiversity (systematics), especially on the Coleoptera (beetles).
The global diversity of spider beetles.
West African insect biodiversity, especially dung beetle diversity and ecology, and their use in conservation biology.
Evolution of the dung beetles.
Evolution of the bostrichoid beetles.
Evolution of the Water Penny Beetles.


Უყურე ვიდეოს: Water - Liquid Awesome: Crash Course Biology #2 (აგვისტო 2022).