Jak keporkaci ovládají svůj vztlak pod vodou?

Velryby keporkaky tráví velkou část svého života pohybem v prostředí, kde gravitace a tlak vody ovlivňují každý pohyb. Plavou blízko hladiny, sestupují pod ni a vracejí se, aby se nadechli. Jejich schopnost pohybovat se mezi hloubkami závisí na více než na síle jejich ocasu: zahrnuje také vztlak, tendenci zvířete plout, potopit se nebo zůstat viset ve vodě.

Pro návštěvníky sledující keporkaky v zálivu Samaná v Dominikánské republice jsou tyto podvodní mechanismy obvykle neviditelné. Velryba může zmizet pod hladinou a později se znovu objevit někde poblíž, takže pozorovatelé přemýšlejí nad tím, jak ovládá svou polohu pod vlnami.

Korvalovci zvládají vztlak kombinovaným působením složení svého těla, vzduchu v dýchacím systému a změn v hloubce a úsilí při plavání.Nespoléhají se na jediný mechanismus tlaku v prostoru a jejich vztlak vzduchu se může během ponoru měnit. těla.

Tento průvodce vysvětluje vědu, která stojí za vztlakem velryb, jak se liší od plavání a proč na něm záleží při pohybu pod vodou.

Co znamená vztlak pro keporkaka?

Vztlak je síla, kterou voda působí směrem vzhůru na předmět ponořený do ní. Zda má předmět tendenci stoupat, klesat nebo zůstat v určité hloubce, závisí na vztahu mezi touto silou a jeho hmotností.

Stejný fyzikální princip platí pro keporkaky.

Tělo velryby vytlačí velké množství vody. Tato vytlačená voda vytváří vztlakovou sílu směrem nahoru, zatímco gravitace táhne velrybu dolů.

Rovnováha mezi těmito silami pomáhá určit, zda má zvíře tendenci stoupat nebo klesat.

Pozitivní, negativní a neutrální vztlak

Pro pochopení tohoto procesu jsou užitečné tři pojmy.

• Pozitivní vztlak: Vztlaková síla směřující vzhůru převyšuje hmotnost zvířete, takže má tendenci stoupat.
• Negativní vztlak: Hmotnost zvířete převyšuje vztlakovou sílu, takže má tendenci klesat.
• Zvíře zůstávají přibližně v rovnováze, hloubka je vyrovnaná. silná tendence stoupat nebo klesat.

Toto jsou zjednodušené popisy. Plovoucí velryba se stále může pohybovat vertikálně, i když by její přirozený vztlak měl tendenci ji pohybovat opačným směrem.

Proč záleží na hustotě těla

Hustota popisuje, kolik hmoty je obsaženo v daném objemu.

Zvíře, jehož průměrná hustota je nižší než okolní voda, má tendenci plavat, zatímco zvíře s vyšší průměrnou hustotou má tendenci se potápět. Tělesné tkáně, tuk, svaly, kosti a vzdušné prostory přispívají k celkové hustotě.

Pro keporkaky je tedy vztlak vlastností celého těla, nikoli jednoho jednotlivého orgánu.

Jak vzduch v plicích ovlivňuje vztlak velryb?

Vzduch je mnohem méně hustý než voda. Výsledkem je, že vzduch zadržovaný v dýchacím systému zvířete může ovlivnit jeho celkovou vztlakovou sílu.

Korváci jsou savci, kteří dýchají vzduch na povrchu. Neextrahují kyslík z vody pomocí žáber.

Když velryba dýchá u hladiny, vzduch vstupuje do jejích plic. Objem vzduchu v jejím dýchacím systému může ovlivnit její tendenci vznášet se.

Co se stane během ponoru?

Jak velryba klesá, okolní tlak vody se zvyšuje. Tento tlak stlačuje prostory naplněné plynem, čímž se zmenšuje objem vzduchu, který obsahují.

Jak se objem vzduchu snižuje, mění se také jeho podíl na vztlaku.

To je jeden z důvodů, proč se tendence velryby stoupat nebo klesat může lišit mezi hladinou a hlubší vodou.

Je však důležité nepředpokládat, že pohyb velryby určuje pouze vzduch v plicích. Důležité je také složení těla, hloubka, plavecká aktivita a další faktory.

Proč nelze velryby přímo srovnávat s nafukovacími předměty

Velryba není prázdná nádoba naplněná vzduchem. Má složité tělo složené z tkání s různou hustotou a mechanickými vlastnostmi.

Vzduchové prostory jsou pouze jednou složkou jeho celkového vztlaku.

Velrybí sestup proto nelze jednoduše vysvětlit tím, že vypustí všechen vzduch nebo vypne plíce. Pohyb zvířete je výsledkem několika vzájemně se ovlivňujících fyzikálních a biologických procesů.

Pomáhá složení těla keporkaka kontrolovat vztlak?

Ano. Tkáně, které tvoří tělo velryby, přispívají k její celkové hustotě, a proto ovlivňují vztlak.

Svaly, kosti, tuk a další tkáně mají různé fyzikální vlastnosti. Jejich kombinované proporce ovlivňují, jak celé zvíře interaguje s vodou.

Úloha tuku

Tukový tuk je tlustá vrstva tuku pod kůží mnoha mořských savců, včetně keporkaků.

Mezi jeho nejznámější funkce patří izolace a ukládání energie. Protože tuková tkáň má také fyzikální vlastnosti, které se liší od vlastností svalů a kostí, přispívá k celkovému složení těla a vztlaku velryby.

Bubber by však neměl být popisován jako speciální zařízení pro kontrolu vztlaku. Jeho role ve vztlaku je součástí mnohem většího systému zahrnujícího celé tělo.

Význam velikosti a tvaru těla

Velryby keporkaci mají velká, aerodynamická těla přizpůsobená k plavání vodou.

Jejich velikost ovlivňuje množství vytlačené vody, zatímco rozložení různých tkání ovlivňuje průměrnou hustotu těla.

Tvar těla také ovlivňuje odpor, což je odpor, se kterým se zvíře při pohybu ve vodě potýká. Odpor a vztlak jsou různé síly, ale na obou záleží, když velryba cestuje mezi hloubkami.

Jak se mění tlak vody během potápění velryby?

Tlak vody se zvyšuje s hloubkou, protože hlubší voda podpírá váhu většího množství vody nad ní.

Tato změna ovlivňuje prostory naplněné plynem a ovlivňuje fyzické podmínky, které zažívají při potápění3>

Poblíž povrchu je okolní tlak vody relativně nízký ve srovnání s podmínkami ve větších hloubkách.

Vzduchové prostory v dýchacím systému velryby zabírají větší objem, než by tomu bylo pod vyšším tlakem, ačkoli jejich skutečný objem závisí na stavu dýchání a anatomii zvířete.

Tlak ve větších hloubkách stlačuje vzduch a zvyšuje jeho dechový tlak