Física. Propulsão a jato na natureza e tecnologia

O choco (sépia) pertence à classe cefalópodes. Cerca de 30 pertencem a este grupo espécies modernas. Os chocos são os menores de todos os cefalópodes. Na maioria das espécies, o comprimento do corpo chega a 20 cm, e nas espécies pequenas - 1,8-2 cm. Apenas uma espécie - a sépia de braços largos - tem comprimento de 150 cm incluindo os “braços”. Os chocos vivem principalmente perto da costa em águas rasas em mares tropicais e subtropicais oceano Atlântico e no Mar Mediterrâneo.

Estrutura

A estrutura do choco é em muitos aspectos semelhante à de outros cefalópodes. Seu corpo é representado por um saco pele-muscular (o chamado manto) e tem formato oval alongado, levemente achatado e não muda de tamanho (os polvos, por exemplo, podem se espremer facilmente em fendas estreitas). No choco, a cabeça está fundida ao corpo. Na cabeça existem olhos grandes de estrutura complexa e pupila em fenda, e na parte frontal uma espécie de bico destinado a triturar alimentos. O bico fica escondido entre os tentáculos.

Oito tentáculos de braços curtos e dois longos tentáculos de agarrar estendem-se do corpo do molusco, todos cravejados de ventosas. Num estado calmo, os “braços” do choco são dobrados e estendidos para a frente, conferindo ao corpo uma aparência aerodinâmica. Os tentáculos que agarram ficam escondidos em bolsas especiais sob os olhos e voam de lá apenas durante a caça. Nos machos, um dos braços difere em estrutura dos demais e serve para a fecundação das fêmeas.

Nas laterais do corpo do choco existem barbatanas, alongadas em forma de borda, que facilitam os movimentos. O choco acelera o seu movimento na água através de vários movimentos bruscos. Ele puxa a água para uma câmara de compressão, que se contrai para liberar água de um sifão localizado sob a cabeça. O molusco muda de direção girando a abertura deste sifão. O choco difere dos demais cefalópodes pela presença de uma concha calcária interna em forma de placa larga que cobre todo o seu dorso e protege órgãos internos. A casca interna do choco é feita de aragonita. Essa substância forma o chamado “osso de choco”, responsável pela flutuabilidade do molusco. O choco regula a sua flutuabilidade pela proporção de gás e líquido dentro deste osso, que está dividido em pequenas câmaras.

Os restantes órgãos internos dos chocos estão dispostos da mesma forma que os de outros representantes dos cefalópodes. Este animal possui três corações: um coração para duas guelras e um coração para o resto do corpo. O sangue do choco é azul esverdeado, devido ao pigmento hemocianina que contém, que está saturado de proteínas contendo cobre, que são capazes de “preservar” o oxigênio por muito tempo, evitando que o molusco sufoque em grandes profundidades. Os chocos também possuem um saco de tinta, que produz um grande número de tinta, em comparação com outros cefalópodes. A tinta tem cor marrom e é chamado de sépia. Tendo esse agente protetor, o choco o utiliza diretamente para proteção como último recurso.

A cor do choco é muito variável. Em sua estrutura pele Existem três camadas de cromatóforos (células pigmentares coloridas): uma camada amarela clara na superfície, uma camada média amarelo-alaranjada e uma camada escura localizada sob as duas camadas anteriores. A transição de uma tonalidade para outra é ajustável sistema nervoso e acontece em um segundo. Em termos de variedade de cores, complexidade do padrão e velocidade de sua mudança, esses animais não têm igual. Algumas espécies de chocos podem apresentar luminescência. Mudanças de cor e luminescência são utilizadas pelo molusco para camuflagem.

Reprodução

Os chocos vivem sozinhos, muito raramente em pequenos bandos, e lideram imagem sedentária vida. Durante a época de reprodução, formam grandes agregações e podem migrar. Normalmente os chocos nadam a uma curta distância do fundo, rastreando a presa quando a veem, congelam por um momento e depois alcançam rapidamente a vítima; Quando os chocos estão em perigo, deitam-se no fundo e cobrem-se de areia com o bater das barbatanas. Esses animais são muito cautelosos e tímidos por natureza. Os chocos caçam durante o dia e se alimentam de diversos peixes, camarões, caranguejos, moluscos, vermes - quase todos os organismos que se movem e não os excedem em tamanho. Para aumentar a eficácia da caça, o molusco sopra um jato de água de um sifão na areia e captura pequenos animais lavados pelo riacho. Os chocos engolem pequenos animais inteiros, enquanto os grandes são cortados com o bico.

Os chocos têm muitos inimigos, pois sua lenta velocidade de movimento os torna vulneráveis a peixe predador. Esses moluscos são comidos por golfinhos, tubarões e arraias. Os chocos são às vezes chamados de "camaleões do mar" por sua boa camuflagem colorida. ambiente. Ao caçar ou escapar de predadores, eles confiam mais em sua capacidade de camuflagem do que em sua tinta protetora.

Os chocos são animais dióicos. Eles se reproduzem uma vez na vida. O macho trata a fêmea com ternura reverente, nadando por perto, ele a acaricia com seus tentáculos, enquanto ambos se inflamam cores brilhantes. O macho introduz o esperma na fêmea com um tentáculo modificado e os óvulos são fertilizados durante a postura. Os ovos dos chocos são pretos e quando postos parecem cachos de uva, as fêmeas fixam-nos na vegetação subaquática; Algum tempo após a desova, os adultos morrem. Os juvenis nascem totalmente formados, possuindo saco de tinta e concha interna. Desde os primeiros momentos de vida podem usar tinta. Os chocos crescem rapidamente, mas não vivem muito - apenas 1-2 anos.

Desde a antiguidade que os chocos são caçados pelas pessoas pela sua saborosa carne, utilizada na cozinha mediterrânica e chinesa. A casca moída está incluída em vários cremes dentais. EM velhos tempos A tinta líquida do choco era usada para escrever e, de forma diluída, para preparar uma tinta especial para artistas - sépia. Portanto, as pessoas devem inúmeras obras-primas de pintura e escrita aos chocos.

Será estranho para você ouvir que existem muitas criaturas vivas para as quais o imaginário “levantar-se pelos cabelos” é a forma habitual de se mover na água.

Figura 10. Movimento de natação do choco.

Os chocos e, em geral, a maioria dos cefalópodes movem-se na água desta forma: levam água para a cavidade branquial através de uma fenda lateral e de um funil especial na frente do corpo, e depois lançam energicamente um jato de água através do referido funil; ao mesmo tempo, de acordo com a lei da reação, eles recebem um empurrão reverso suficiente para nadar rapidamente com a parte posterior do corpo para a frente. O choco pode, no entanto, direcionar o tubo do funil para os lados ou para trás e, espremendo rapidamente a água para fora dele, mover-se em qualquer direção.

O movimento da água-viva se baseia na mesma coisa: ao contrair os músculos, ela empurra a água para fora de seu corpo em forma de sino, recebendo um empurrão na direção oposta. Uma técnica semelhante é usada ao mover salpas, larvas de libélulas e outros animais aquáticos. E ainda duvidávamos se era possível nos movermos assim!

Para as estrelas em um foguete

O que poderia ser mais tentador do que sair Terra e viajar pelo vasto universo, voar da Terra à Lua, de planeta a planeta? Quantos romances de ficção científica foram escritos sobre este assunto! Quem não nos levou numa viagem imaginária pelos corpos celestes! Voltaire em Micromegas, Júlio Verne em Uma Viagem à Lua e Hector Servadac, Wells em Os Primeiros Homens na Lua e muitos de seus imitadores fizeram as viagens mais interessantes aos corpos celestes - é claro, em seus sonhos.

Não há realmente nenhuma maneira de realizar esse sonho de longa data? Todos os projetos engenhosos retratados com verossimilhança tão tentadora nos romances são realmente impossíveis? Futuramente falaremos mais sobre projetos fantásticos de viagens interplanetárias; agora vamos nos familiarizar projeto real voos semelhantes, propostos pela primeira vez pelo nosso compatriota K. E. Tsiolkovsky.

É possível voar para a lua de avião? Claro que não: aviões e dirigíveis se movem apenas porque dependem do ar, são afastados dele e não há ar entre a Terra e a Lua. No espaço global, geralmente não existe um meio suficientemente denso no qual uma “nave interplanetária” possa confiar. Isso significa que precisamos criar um dispositivo que seja capaz de se mover e ser controlado sem depender de nada.

Já estamos familiarizados com um projétil semelhante em forma de brinquedo - um foguete. Por que não construir um foguete enorme, com espaço especial para pessoas, suprimentos de comida, tanques de ar e tudo mais? Imagine que as pessoas em um foguete carregam consigo um grande suprimento de substâncias inflamáveis; elas podem direcionar o fluxo de gases explosivos em qualquer direção; Você receberá uma verdadeira nave celeste controlável na qual poderá navegar no oceano do espaço cósmico, voar até a Lua, até os planetas... Os passageiros poderão, controlando as explosões, aumentar a velocidade desta aeronave interplanetária com o gradualidade necessária para que o aumento da velocidade seja inofensivo para eles. Se quiserem descer até algum planeta, podem, ao virar sua nave, reduzir gradativamente a velocidade do projétil e assim enfraquecer a queda. Por fim, os passageiros poderão retornar à Terra da mesma forma.

Figura 11. Projeto de uma aeronave interplanetária, desenhada como um foguete.

Lembremo-nos de como recentemente a aviação obteve os seus primeiros e tímidos ganhos. E agora os aviões já estão voando alto, sobrevoando montanhas, desertos, continentes e oceanos. Talvez a “astronavegação” tenha o mesmo florescimento magnífico em duas ou três décadas? Então o homem quebrará as correntes invisíveis que o acorrentaram ao seu planeta natal por tanto tempo e correrá para a expansão ilimitada do universo.

Será estranho para você ouvir que existem muitas criaturas vivas para as quais o imaginário “levantar-se pelos cabelos” é a forma habitual de se mover na água.

Figura 10. Movimento de natação do choco.

Para as estrelas em um foguete

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Não há realmente nenhuma maneira de realizar esse sonho de longa data? Todos os projetos engenhosos retratados com verossimilhança tão tentadora nos romances são realmente impossíveis? Futuramente falaremos mais sobre projetos fantásticos de viagens interplanetárias; Agora vamos conhecer o projeto real de tais voos, proposto pela primeira vez pelo nosso compatriota K. E. Tsiolkovsky.

Já conhecemos um projétil semelhante em forma de brinquedo – um foguete. Por que não construir um foguete enorme, com espaço especial para pessoas, suprimentos de comida, tanques de ar e tudo mais? Imagine que as pessoas em um foguete carregam consigo um grande suprimento de substâncias inflamáveis e podem direcionar o fluxo de gases explosivos em qualquer direção. Você receberá uma verdadeira nave celeste controlável na qual poderá navegar no oceano do espaço cósmico, voar até a Lua, até os planetas... Os passageiros poderão, controlando as explosões, aumentar a velocidade desta aeronave interplanetária com o gradualidade necessária para que o aumento da velocidade seja inofensivo para eles. Se quiserem descer até algum planeta, podem, ao virar sua nave, reduzir gradativamente a velocidade do projétil e assim enfraquecer a queda. Por fim, os passageiros poderão retornar à Terra da mesma forma.

Qual dos cefalópodes é mais conhecido pelo homem? A maioria dos leitores provavelmente nomeará o polvo, glorificado pelos clássicos da literatura de aventura, outros - Lula gigante ou dirão “polvo” - esta palavra, que originalmente se referia a qualquer grande cefalópode, é hoje mais usada em figurativamente. E, muito provavelmente, poucas pessoas se lembrarão de outro membro pleno desta classe gloriosa e bastante parente próximo lula - choco. Foto acima ARCO/VOSTOCK FOTO

Centro zoológico

Tipo- marisco
Aula- cefalópodes
Subclasse- bibranquial
Esquadrão- decápodes
Subordem- choco (Myopsida ou Sepiida)

Os chocos são o grupo mais jovem de cefalópodes conhecidos no registro geológico desde então; Período Jurássico. Em termos de estrutura corporal, aproximam-se das lulas e junto com elas formam uma ordem de decápodes (assim chamados pelo número de tentáculos). Alguns chocos (gênero Loligo) são extremamente semelhantes em aparência às lulas, mas diferem delas em aspectos característicos de todos os chocos características anatômicas: córnea fechada do olho, concha rudimentar calcária (nas lulas é puramente quitinosa), ausência de tecidos luminosos próprios, etc. Os chocos típicos (do gênero Sepia e próximos a ele) também se distinguem por um corpo ligeiramente achatado, ao longo de todo o perímetro do qual existe uma barbatana estreita e contínua, interrompida apenas no ponto de saída dos tentáculos do corpo; “bolsos” especiais para “mãos” (pares de tentáculos de caça) e algumas outras características.

Hoje são conhecidas cerca de 200 espécies de chocos; aproximadamente metade deles pertence à família central Sepiidae. Todas as espécies, exceto o choco loligo, semelhante a uma lula, vivem em águas rasas na costa do Velho Mundo e da Austrália, permanecendo perto do fundo. Algumas espécies pequenas mudam para um estilo de vida semi-sedentário, agarrando-se a pedras. Quase todos os chocos são habitantes de águas subtropicais e tropicais, mas representantes do gênero Rossia ao longo da costa oriental da Ásia penetram profundamente ao norte - até o Mar de Laptev. O oceano aberto é aparentemente intransponível para os chocos: não há nenhum na costa da América e da Antártica. Acredita-se que os chocos não vivam mais de dois anos, reproduzam-se apenas uma vez na vida e depois morrem. No entanto, a biologia de muitas espécies não foi estudada em cativeiro, os chocos podem viver até seis anos;

Talvez, papel principal O modesto tamanho destes animais desempenhou um papel importante: entre os chocos que hoje vivem nos mares do nosso planeta, nenhum atinge o tamanho que lhes permite reivindicar o título de polvo.

O maior representante moderno é a sépia de braços largos, que vive na costa oeste oceano Pacífico, mal atinge o peso de 10 quilos e o comprimento de 1,5 metros (incluindo tentáculos). O tamanho mais comum dos chocos é de 20 a 30 centímetros, e há espécies cujos adultos não ultrapassam dois centímetros de comprimento.

À primeira vista, esses cefalópodes são inferiores aos seus irmãos de classe em todos os aspectos. A lula que vive na coluna d'água é uma das mais rápidas criaturas marinhas: Este foguete vivo atinge velocidades de até 55 km/h e pode voar vários metros de altura acima da água.

O polvo vive no fundo e costuma nadar lentamente, mas possui muitas habilidades inusitadas: seu corpo muda facilmente de forma, textura e cor, seus oito “braços” manipulam objetos, às vezes transformando-os em verdadeiras ferramentas, pode “caminhar” ao longo do fundo e rasteje pelas fendas estreitas entre as pedras. Os chocos vivem perto do fundo, mas não no fundo. Freqüentemente, eles se enterram na areia ou em outro solo macio, mas não conseguem se mover no fundo.

Também não batem recordes de velocidade (com exceção dos representantes do gênero Loligo, cuja pertença aos chocos só pode ser determinada por um estudo anatômico comparativo especial: em sua aparência e modo de vida, esses animais se assemelham surpreendentemente a lulas e às vezes são chamados “falsas lulas” na literatura). A tecnologia de propulsão a jato é familiar para eles, mas recorrem a ela com pouca frequência e com relutância. Para as necessidades cotidianas, esses animais marinhos criaram seu próprio método de movimento, que não tem análogos entre outros cefalópodes.

Os chocos são os mais numerosos gênero Sépia e se forma próximo a ele, ao longo de todo o corpo ao longo da borda dos lados dorsal e ventral há uma “saia” estreita e macia - uma barbatana. Essa protuberância plana do corpo parece macia e delicada, mas contém músculos. É o principal motor do choco: os movimentos ondulatórios do babado vivo movem com facilidade e suavidade o corpo do molusco.

Para um animal grande, tal método de movimento seria impossível e não permite que os chocos desenvolvam grande velocidade. Mas este método é bastante econômico e, o mais importante, oferece extraordinária liberdade de manobra. O choco move-se para a frente e para trás com igual facilidade, sem alterar a posição do corpo, move-se para o lado, fica pendurado - e tudo isto parece acontecer sem o menor esforço.

Os chocos (como, de fato, todos os cefalópodes em geral) são predadores, e o estilo de vida da maioria deles corresponde ao desenho do corpo - lento, mas manobrável. Essas espécies vivem em águas costeiras - desde a zona de arrebentação até profundidades de duzentos metros (em locais mais profundos luz solar não chega ao fundo e a produtividade das comunidades bentônicas cai drasticamente).

Movendo ligeiramente a barbatana, o choco nada acima do fundo, procurando possíveis presas com a ajuda de olhos enormes (até 10% do peso corporal cada), excepcionalmente perfeitos, numerosos receptores olfativos que pontilham toda a superfície interna dos tentáculos, e outros sentidos. Ao notar um tubérculo suspeito no fundo, o molusco direciona um jato de água do sifão (o tubo de saída do “motor a jato”) para verificar se a presa está escondida embaixo dele - crustáceos, peixe pequeno e em geral quaisquer criaturas de tamanho adequado e não muito bem protegidas.

E ai de tal criatura se ela permitir que um predador enganosamente preguiçoso se aproxime demais: dois longos tentáculos irão literalmente disparar de “bolsos” laterais especiais - as “mãos” de caça do choco agarrarão o jogo incauto com ventosas e o arrastarão até a boca, onde no meio da corola de outros oito tentáculos (curtos e que desempenham mais o papel de talheres do que de equipamento de pesca) estala um formidável bico quitinoso, capaz de mastigar não só a casca de um camarão, mas também a casca de um camarão. um pequeno molusco.

É claro que um pequeno animal de corpo mole serve como uma presa desejável para mais grandes habitantes mares. O bico e os tentáculos de caça são bons para o ataque, mas praticamente inúteis para a defesa. Porém, neste caso, o choco tem outros saberes. O predador atacante provavelmente pegará uma "bomba de tinta" - uma nuvem de tinta espessa e escura lançada de corpo especial molusco - saco de tinta.

Ao entrar na água, uma porção da tinta permanece compacta por algum tempo e lembra vagamente o próprio molusco. Se um predador tentar agarrá-lo, a “tinta dupla” se desfocará em uma cortina pouco transparente, envenenando simultaneamente os receptores olfativos do inimigo.

Todos os cefalópodes possuem esse sistema, mas os chocos detêm o recorde da capacidade relativa do saco de tinta, o que cria uma dificuldade específica na hora de mantê-los em aquário. O fato é que os venenos nervosos contidos na tinta são tóxicos para seus proprietários. No mar, o molusco não cai na sua própria “cortina de fumaça” ou fica em contato com ela por pouco tempo, mas em cativeiro, um choco assustado pode rapidamente encher o volume limitado do aquário com uma mistura tóxica e morrer em si.

A própria parte corante da tinta, via de regra, é representada pelo pigmento melanina, comum aos animais (embora algumas pequenas espécies com atividade noturna, por exemplo, Sepiola bicorne com Extremo Oriente, atire no inimigo não com um líquido escuro, mas com um líquido luminoso). A tinta durável e que não desbota tem sido usada desde os tempos antigos na Europa como tinta para escrever e para gravuras. Foi esta substância, que recebeu o nome latino de choco - sépia, que foi escrita uma parte significativa dos documentos antigos e medievais que chegaram até nós. Mais tarde, corantes sintéticos baratos e persistentes substituíram o sépia do uso escrito, mas ainda é popular entre os artistas gráficos.

Mas voltemos ao choco atacado por um predador. Enquanto este último lida com a bomba de tinta, o próprio molusco decola (é quando o motor a jato é usado com potência máxima!), mudando simultaneamente de cor dramaticamente. A capacidade de mudar rapidamente a cor do tegumento em um grau ou outro também é característica de todos os cefalópodes, mas mesmo aqui o choco parece um claro campeão na riqueza de cores e na sutileza do padrão reproduzido, apesar de ser tem um conjunto bastante limitado de pigmentos na faixa amarelo-vermelho-marrom. O corpo do choco pode ser de cor roxa ou verde suave, coberto por inúmeros “olhos” de brilho metálico. E algumas partes do corpo brilham no escuro (embora, ao contrário das lulas, os chocos não tenham seus próprios tecidos luminosos - colônias de bactérias simbióticas lhes fornecem brilho).

O choco reproduz com precisão e como que automaticamente a cor e o padrão do solo sobre o qual nada. Se você colocá-lo em um recipiente de vidro com fundo plano e colocá-lo sobre uma folha de jornal, listras uniformes correrão ao longo dele, surpreendentemente semelhantes às linhas de uma fonte. Porém, nos chocos (como em outros cefalópodes), a cor serve não apenas para camuflagem, mas também para expressar emoções e comunicar-se entre si. Por exemplo, uma cor com predominância do vermelho é sinal de excitação e ameaça. São descritos pequenos bandos de chocos, movendo-se de forma síncrona e mudando simultaneamente de cor. É difícil dizer o que significa este comportamento (normalmente os chocos preferem a solidão), mas o papel sinalizador da coloração é indiscutível. Assim, as afirmações que por vezes aparecem na literatura de que os chocos não distinguem cores só podem ser explicadas por um mal-entendido.

A reprodução do choco é, no sentido literal da palavra, um trabalho “artesanal”. Após um longo namoro, o macho fixa pessoalmente os espermatóforos (uma espécie de recipiente com esperma) aos receptáculos seminais da fêmea localizados próximos ao sifão. A fertilização ocorre quando os ovos (como bagas com um longo pedúnculo em uma das extremidades) são retirados da cavidade do manto da fêmea através de um sifão por um jato de água. Depois disso, a fêmea os pega e, novamente, os prende pessoalmente aos caules das algas em águas rasas, entrelaçando cuidadosamente os caules entre si.

O período de desenvolvimento dos ovos depende fortemente da temperatura da água - em águas frias pode chegar a seis meses. Mas de uma forma ou de outra, depois de algum tempo, pequenos chocos emergem dos ovos - cópias exatas adultos. A próxima geração de caçadores com dez braços foi para o mar.

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