Книги
чёрным по белому
Главное меню
Главная О нас Добавить материал Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги
Археология Архитектура Бизнес Биология Ветеринария Военная промышленность География Геология Гороскоп Дизайн Журналы Инженерия Информационные ресурсы Искусство История Компьютерная литература Криптология Кулинария Культура Лингвистика Математика Медицина Менеджмент Металлургия Минералогия Музыка Научная литература Нумизматика Образование Охота Педагогика Политика Промышленные производства Психология Путеводители Религия Рыбалка Садоводство Саморазвитие Семиотика Социология Спорт Столярное дело Строительство Техника Туризм Фантастика Физика Футурология Химия Художественная литература Экология Экономика Электроника Энергетика Этика Юриспруденция
Новые книги
Суворов С. "Танк Т-64. Первенец танков 2-го поколения " (Военная промышленность)

Фогль Б. "101 вопрос, который задала бы ваша кошка своему ветеринару если бы умела говорить" (Ветеринария)

Нестеров В.А. "Основы проэктирования ракет класса воздух- воздух и авиационных катапульных установок для них" (Военная промышленность)

Таранина И.В. "Гражданский процесс в схемах " (Юриспруденция)

Смоленский М.Б. "Адвокатская деятельность и адвокатура российской федерации" (Юриспруденция)
Реклама

Биогидродинамика плавления и полёта - Ишлинский А.Ю.

Ишлинский А.Ю., Черный Г.Г. Биогидродинамика плавления и полёта — М.: Мир, 1980. — 177 c.
Скачать (прямая ссылка): biogidrodinamikaplavleniyaipoleta1980.djvu
Предыдущая << 1 .. 46 47 48 49 50 51 < 52 > 53 54 55 56 57 58 .. 59 >> Следующая

плотности, которое сопоставляется с влиянием ступенчатого разрывного
распределения плотности.
ВВЕДЕНИЕ
Для значительного класса плавающих микроорганизмов характерен
отрицательный геотаксис, т. е. они всплывают в жидкой сре;це в
направлении, противоположном направлению силы тяжести. Когда в верхнем
слое культуры скапливаются микроорганизмы в достаточно большой
концентрации, образуется своеобразная картина биоконвекции. Она имеет вид
"языков" насыщенной культуры, опускающихся из верхнего слоя довольно
регулярным образом (рис. 1 и 2). Аналогичная картина наблюдается также у
плавающих фототактических микроорганизмов, т. е. микроорганизмов, которые
стремятся в зоны оптимальной освещенности. Способность микроорганизмов к
плаванию, или самодвижению, имеет существенное значение, поскольку они
тяжелее жидкой среды.
*) Plesset М. S., Whipple С. G., Win*'* Н. (California Institute of
Technology, Pasadena, California). Analysis of the steady state of the
bioconvection in swarms of swimming micro-organisms. - In: Swimming and
Flying in Nature (eds. Th Wu, Ch. Brokaw, Ch. Brenner). - New York:
Plenum Press, 1975, p. 339-360.
(c) 1975, by Plenum Press (c) Перевод на русский язык, "Мир", 1980
Рис. 1. Вид сбоку культуры микроорганизма Tetrahymena pyriformis. Картина
искажена влиянием стенок.
Рис. 2. Вид сверху культуры микроорганизма Tetrahymena pyriformis,
Анализ установившейся биоконвекции
159
Картины биоконвекции известны по меньшей мере с 1848 г. и наблюдались для
культур бактерий, планктона, микроорганизмов со жгутиками и ресничками.
Было сделано много попыток объяснить образование этих картин
биоконвекции. В частности, предполагалось, что они вызваны тепловой
неустойчивостью. Такое объяснение было выдвинуто потому, что картины
биоконвекции напоминают ячейки Бенара. Эта идея была опровергнута
экспериментами Доннелли (см. [4] ')), который показал, что узоры
биоконвекции остаются даже, если к среде приложен стабилизирующий
температурный градиент.
Недавно предложено количественное описание узоров биоконвекции [6] в
терминах неустойчивости Рэлея - Тейлора. Стало возможным количественное
сравнение результатов теоретического анализа с экспериментальными данными
благодаря обширным измерениям, выполненным на культурах Tetrahymena
pyriformis [8]. Из наблюдений следует, что в верхнем слое имеет место
довольно резкое повышение концентрации клеток по сравнению с культурой,
находящейся ниже. При теоретическом анализе используется приближение,
согласно которому этот верхний слой является однородной жидкостью,
отличающейся от лежащей ниже несколько большим удельным весом. Если
заданы толщина верхнего слоя, его плотность и плотность жидкости под ним,
то из анализа неустойчивости Рэлея - Тейлора получается преимущественная
длина волны, или расстояние между языками, опускающимися из верхнего
слоя. Несмотря на то что предсказания отой модели однородной сплошной
среды очень хорошо согласуются с наблюдениями [6], поучительно оправдать
применение этой модели сплошной среды. Такое оправдание является основной
целью данной статьи. Будет обсуждаться также возможность установившегося
состояния циркуляции микроорганизмов.
СПРАВЕДЛИВОСТЬ МОДЕЛИ СПЛОШНОЙ СРЕДЫ
Оправдание модели сплошной среды будет дано для определенности на примере
микроорганизма Tetrahymena pyriformis, поскольку, как указывалось,
имеются детальные измерения для этого организма. Рассмотрение будет
проведено для микроорганизмов как в пресной, так и в соленой воде.
Микроорганизм Tetrahymena pyriformis представляет собой ресничный
организм длиной около 5• 10-3 см и шири-
1) Термин "биоконвекция" для этого явления вошел в употребление после
работы [4]. - Прим. перев.
160
М. Плессет, К. Уиппл, X. Уайнет
ной 3-10"3 см, который плавает со скоростью U, приблизительно равной 4.5-
10~2 см/с. Плотность Tetrahymena pyriformis составляет 1.076 г/см3 [4], а
средой обитания является вода с относительно небольшими добавками
питательных веществ.
Если культура вначале имеет однородную концентрацию клеток С0, то
плавание микроорганизмов приводит к некоторому суммарному потоку вверх.
Поскольку не все клетки плывут точно в вертикальном направлении, можно
взять в качестве средней скорости вверх aU. Как будет видно из обсуждения
так называемого установившегося состояния, а имеет величину лишь немного
меньшую единицы.
Экспериментальные наблюдения [8] показали, что по достижении клетками
поверхности 17% из них задерживается в хорошо выраженном приповерхностном
слое. Этот слой имеет толщину h от 0.1 до 0.5 см. Остальные 83%
приблизившихся клеток "отражаются" от верхнего слоя или от границы
резкого повышения концентрации клеток в таком слое. Эти отразившиеся
клетки опускаются вниз на расстояние, во много раз большее толщины
поверхностного слоя h. Представляется, что потребуется значительное
время, прежде чем они повернут обратно и возобновят свой обычный подъем
вверх. Если культура имеет однородную начальную концентрацию С0, то
Предыдущая << 1 .. 46 47 48 49 50 51 < 52 > 53 54 55 56 57 58 .. 59 >> Следующая