Фізика в світі тварин: Наутилус і його осмотичний насос

3610Р. 4200Р.


Джерело: YouTube

Nautilus (Latin Nautilus) є роду cephalopods, які називають «живими копалинами». Найпоширенішими видами є Nautilus pompilius. Nautilus належить до єдиного сучасного роду підкласу наутилоїдів. Перші представники Наутилоїдів з'явилися в Камбріані, а її розвиток відбувалися в Палеозої. Наутилди майже стали вимираючими на кордоні Триасика і Юрасика, але все ж збереглися до цього дня, на відміну від їх Аммонітних родичів. Деякі види древнього наутилу досягали розміром 3,5 м. Представники найбільших видів сучасної наутилю досягають максимального розміру 25 см.

У Тихоокеанському та індійському океані ви знайдете сучасні наутилі. У деяких регіонах вони численні, але їх діапазон не дуже широкий. Nautilus працює на глибині 100-600 метрів. Ці молюски постійно рухаються в водяній колонці, як вертикально, так і горизонтально, а для переміщення вертикально наутилюс використовують осмоз - змінюють концентрацію солі в порожнинах їх оболонки.

Горизонтально, nautilus рухається, як цефалоподи - шляхом вилучення струменя води з воронку. У воронку звернулася спина ноги, яка є всі молюски. Воронка - конічна трубка, яка веде в порожнину мантелі. Працює як двигун, так і керма. Швидкість руху горизонтально nautilus регулюється частотою викиду води з воронку і змінює її діаметр. Вони поплавають оболонку вперед, але якщо ви хочете захопити голову, вони перетворюються на жертву з «обличччям».

Більш цікавим є механізм переміщення наутилю вертикально. Моллуски можуть легко регулювати їх поганість, стати світліше або важче води, використовуючи силу осмотичного тиску. Оболонка молюска, крім живого відсіку і декількох старих камер, заповнюється рідиною, склад якої відрізняється від морської води. Зокрема, концентрація солі в цій рідині нижче морської води. Кілька камер заповнюється біологічним газом, який виробляється наутилом протягом життя.

Щоб краще зрозуміти механізм руху наутилю, варто враховувати структуру її оболонки. Всі види носової оболонки спіралі, сильно скручуються. Корпус молюска завжди розташовується в останній, найбільшій камері. Решта камери працюють як гідростатична система. У перегородках мийки є отвори, тонка трубка проходить через них, які називають сифоном. Ця трубка з'єднує до спини тіла nautilus.



Мийка Nautilus в розрізі. Сифон не видно, оскільки він складається з м'яких тканин, які не в мийці на фото (сурс: Вікіпедія)

Якщо наутилус необхідно поплавати, вона стає світліше води через перекачування моновалентних іонів з цієї рідини через сифон. Це переважно Na+ і Cl-. Регулювання концентрації моновалентних іонів здійснюється за допомогою спеціального ферменту - Na-K-ATфаз. Гормон виробляється і зберігається в епітеліальній тканині сифона. Спочатку прокачуються іони з камерної рідини, після чого вводять сифон, а потім в кров. Осмотичний тиск виникає, вода з низькою концентрацією солей надходить в сифон, а потім через нирки, в навколишнє середовище. У ряді камер оболонки молюску утворюється стоншування, вони заповнюють газом, оболонка стає світліше, а наутилус попроситься вгору.



Ця фотографія показує сифон дуже добре (джерело: відкриттяfossils.co.uk)

Якщо наутилус необхідно зануритися, іони з крові під дією Na-K-ATфази надходять в рідину оболонки. Осмотичний тиск викликає оболонку, щоб отримати воду, камери оболонки поступово заповнюється, а тварина разом з раковиною стає важче, ніж вода, що дозволяє наутилю мити. Максимальна глибина занурення становить 700 метрів, що відповідає 70 атмосферам. Це своєрідний тиск оболонки nautilus може витримати. Якщо ви йдете поглибше, тварина загине.

Наутил може регулювати свою поганість так, щоб безперешкодно проїхати в морську воду. Центр благоустрою в наутилі не збігається з центром тяжіння, будучи на кілька сантиметрів вище. Це забезпечує вертикальну стійкість молюска. При поході в водяній колонці можна побачити, як гойдалки навпіл з певною амплітудою. Це пов'язано з тим, що хлам для дихання бере воду в раковину. При потоці «викликати» вода дає поштовх назад, оболонка відхиляє від первісного положення. Коли “вдихати”, молюск повертається до первісного положення.

Nautilus має ще одну цікава особливість - їх очі позбавлені лінз і карнизів. Учні в очах є нормальним відкриттям, через яке світло надходить в сітківку відразу. В цьому оці немає мембрани, учні і порожнини ока заповнюють водою. Японські дослідники вивчали геном наутилю і виявили, що цей молюск не має гена Six3/6. Це найстаріший ген, знайдений практично у всіх тварин, від оболонок до людини. Відповідальна за формування об'єктива і рогівки. Можливо, предки наутилу з якихось причин втратили цей ген в процесі еволюції. Також є припущення, що очей наутилюса є перехідною формою між примітивним світлочутливим оком і комплексним оком з лінзою і карнизом.

Джерело: geektimes.ru/post/279138/