Is minic a cheanglaíonn daoine comhráite faoi fhiacla le caries, braces agus brónna i gcótaí bána nach aisling ach coirníní a dhéanamh as do chuid fiacla. Ach scéalta grinn ar leataobh, mar gheall ar gan fiaclóirí agus rialacha bunaithe ar shláinteachas béil, ní bheadh tú féin agus mé ag ithe ach prátaí brúite agus anraith trí tuí. Agus is é an milleán ar fad ar an éabhlóid, a thug dúinn i bhfad ó na fiacla is durable, nach n-athghiniúint freisin, rud a fhágann gur dócha go bhfuil ionadaithe an tionscail fiaclóireachta thar a bheith sásta. Má labhairt linn faoi fhiacla ionadaithe an fhiadhúlra, ansin tagann leoin maorga, siorcanna fuilteacha agus hyenas thar a bheith dearfach chun cuimhne láithreach. Mar sin féin, in ainneoin chumhacht agus neart a ngiail, níl a gcuid fiacla chomh iontach agus atá fiacla na bhfuán mara. Sea, tá an cnapshuim snáthaidí seo faoi uisce, ar féidir, má théann tú ar aghaidh, cuid mhaith de do laethanta saoire a mhilleadh, tá roinnt fiacla maith aige. Ar ndóigh, níl go leor acu, ach cúig cinn, ach tá siad uathúil ar a mbealach féin agus tá siad in ann iad féin a ghéarú. Conas a fuair eolaithe an ghné seo amach, conas go díreach a tharlaíonn an próiseas seo, agus conas is féidir leis cabhrú le daoine? Foghlaimímid faoi seo ó thuarascáil an ghrúpa taighde. Téigh.
Bonn taighde
Ar an gcéad dul síos, is fiú eolas a fháil ar phríomhcharachtar an staidéir - Strongylocentrotus fragilis, nó i dtéarmaí daonna, an fualóg mhara bándearg. Níl an cineál seo de chuasán mara an-difriúil óna gcomhghleacaithe eile, cé is moite de chruth níos leacaithe agus dath glamorous. Tá cónaí orthu go leor domhain (ó 100 m go 1 km), agus fásann siad suas le 10 cm ar trastomhas.
“Cnámharlach” an chuáin mhara, a thaispeánann siméadracht cúig gha.
Tá fuacáin mhara chomh crua agus a d'fhéadfadh sé a bheith ceart agus mícheart. Tá cruth coirp cruinn beagnach foirfe ar na cinn deiridh le siméadracht fhuaimnithe cúig-gha, agus tá an dara ceann níos neamhshiméadrach.
Is é an chéad rud a mheallann do shúil nuair a fheiceann tú an cuasán mara ná a spíne a chlúdaíonn a chorp ar fad. I speicis éagsúla, is féidir na snáthaidí a bheith ó 2 mm go 30 cm. Chomh maith leis na snáthaidí, tá spheridia (orgáin iarmhéid) agus pedicellaria (próisis atá cosúil le forceps) ag an gcomhlacht.
Tá na cúig fiacla go léir le feiceáil go soiléir sa lár.
Chun cuasán farraige a léiriú, ní mór duit seasamh bun os cionn ar dtús, ós rud é go bhfuil oscailt a bhéal suite ar an gcuid íochtair den chorp, ach tá oscailtí eile ar an gcuid uachtarach. Tá gaireas coganta i mbéal na n-urchins mara ar a bhfuil an t-ainm eolaíoch álainn “lantern Aristotle” (b’é Arastatail a chuir síos ar an orgán seo ar dtús agus a chuir a chruth i gcomparáid le laindéar sean-iniompartha). Tá an t-orgán seo feistithe le cúig ghialla, agus críochnaíonn gach ceann acu le fiacail ghéar (léirítear laindéir Aristotelian an ghráinneog bándearg atá á scrúdú in íomhá 1C thíos).
Tá toimhde ann go n-áirithítear marthanacht na bhfiacla urchin farraige trína géarú leanúnach, a tharlaíonn trí phlátaí mianraí an fhiacail a scriosadh de réir a chéile chun géire an dromchla distal a choinneáil.
Ach cé go díreach a oibríonn an próiseas seo, cad iad na fiacla nach mór a ghéarú agus cad nach ndéanann, agus conas a dhéantar an cinneadh tábhachtach seo? Rinne eolaithe iarracht freagraí a fháil ar na ceisteanna seo.
Torthaí taighde
Íomhá #1
Sula nochtar rúin fiaclóireachta na n-urchins farraige, déanaimis féachaint ar struchtúr a gcuid fiacla ina iomláine.
Sna pictiúir 1А-1S taispeántar laoch an staidéir - urchin farraige bándearg. Cosúil le fuáin mhara eile, faigheann ionadaithe den speiceas seo a gcomhpháirteanna mianraí ó uisce farraige. I measc na n-eilimintí cnámharlaigh, tá na fiacla an-mianraithe (99%) le cailcít saibhrithe i maignéisiam.
Mar a phléamar níos luaithe, úsáideann gráinneoga a gcuid fiacla chun bia a scrapeadh. Ach ina theannta sin, úsáideann siad a gcuid fiacla chun poill a thochailt dóibh féin, ina bhfolaíonn siad ó chreachadóirí nó ó dhrochaimsir. I bhfianaise an úsáid neamhghnách seo le haghaidh fiacla, caithfidh an dara ceann a bheith thar a bheith láidir agus géar.
Ar an íomhá 1D Taispeántar tomagrafaíocht mhicriríomhaireach deighleog den fhiacail iomlán, rud a léiríonn go bhfuil an fiacail déanta feadh cuar éilipseach le trasghearradh T-chruthach.
Trasghearradh den fhiacail (1E) léiríonn go bhfuil fiacail comhdhéanta de thrí réigiún struchtúracha: na laminae bunscoile, an réigiún calcalas, agus na laminae tánaisteacha. Tá an réigiún cloiche comhdhéanta de shnáithíní trastomhas beag timpeallaithe ag sliogán orgánach. Tá na snáithíní leabaithe i maitrís polycrystalline comhdhéanta de cháithníní cailcít-saibhir maignéisiam. Tá trastomhas na gcáithníní seo thart ar 10-20 nm. Tugann na taighdeoirí faoi deara nach bhfuil an tiúchan maignéisiam aonfhoirmeach ar fud an fhiacail agus go n-ardóidh sé i dtreo an deireadh, rud a sholáthraíonn a fhriotaíocht chaitheamh agus a chruas méadaithe.
Alt fadaimseartha (1F) léiríonn limistéar cloiche an fhiacail scriosadh na snáithíní, chomh maith le avulsion, a tharlaíonn mar gheall ar delamination ag comhéadan na snáithíní agus an membrane orgánach.
De ghnáth bíonn plátaí bunscoile comhdhéanta de chriostail aonair cailcít agus tá siad suite ar dhromchla dronnach an fhiacail, agus líonann plátaí tánaisteacha an dromchla cuasach.
Sa phictiúr 1G is féidir sraith plátaí cuartha príomhúla a fheiceáil ina luí comhthreomhar lena chéile. Taispeánann an íomhá freisin na snáithíní agus maitrís polycrystalline a líonadh an spás idir na plátaí. Caoil (1H) a fhoirmíonn bun an trasghearrtha T-alt agus méadaíonn sé rigidity lúbthachta na fiacail.
Anois go bhfuil a fhios againn struchtúr fiacail fuáin mhara bándearg, ní mór dúinn anois airíonna meicniúla a chomhpháirteanna a dhéanamh amach. Chun na críche sin, rinneadh tástálacha comhbhrú ag baint úsáide as micreascóp leictreon scanadh agus an nanaoindentation*. Bhain tástálacha nanamheicniúla le samplaí a gearradh feadh treoshuíomh fada agus trasna na fiacaile.
nanaoindentation* — an t-ábhar a thástáil trí uirlis speisialta — fleasc — a bhrú isteach ar dhromchla an tsampla.
Léirigh anailís sonraí gurb iad meán-modulus (E) agus cruas (H) an meán Young ag barr an fhiacail sna fadtreonna agus trasnáin ná: EL = 77.3 ± 4,8 GPa, HL = 4.3 ± 0.5 GPa (fadaimseartha) agus ET = 70.2 ± 7.2 GPa, HT = 3,8 ± 0,6 GPa (trasnacha).
modulus Young* - cainníocht fhisiceach a chuireann síos ar chumas ábhair seasamh in aghaidh teannais agus comhbhrú.
Cruas* - an t-airí atá ag ábhar chun cur in aghaidh dul i bhfód coirp níos deacra (indenter).
Ina theannta sin, rinneadh eangú le luchtú timthriallach breise sa treo fadaimseartha chun múnla damáiste visco-plaisteach a chruthú don limistéar cloiche. Ar 2А taispeántar cuar an díláithrithe ualaigh.
Íomhá #2
Ríomhadh an modulus do gach timthriall bunaithe ar mhodh Oliver-Pharr ag baint úsáide as sonraí díluchtaithe. Léirigh na timthriallta eangaithe laghdú monotonach i modulus agus doimhneacht eangaithe méadaithe (2V). Mínítear an meath ar stiffness ag carnadh damáiste (2C) mar thoradh ar dhífhoirmiú dochúlaithe. Is fiú a thabhairt faoi deara go dtarlaíonn forbairt an tríú timpeall na snáithíní, agus ní trí iad.
Rinneadh measúnú freisin ar airíonna meicniúla na gcomhábhar fiacail trí úsáid a bhaint as turgnaimh leathstatacha comhbhrú micrea-philéir. Baineadh úsáid as léas ian fócasaithe chun piléir ar mhéid micriméadar a tháirgeadh. Chun an neart banna idir na plátaí príomhúla ar thaobh dronnach an fhiacail a mheas, rinneadh micropillars le treoshuíomh oblique i gcoibhneas leis an ngnáthchomhéadan idir na plátaí (2D). Sa phictiúr 2E taispeántar micreapiléar le comhéadan claonta. Agus ar an ngraf 2F taispeántar torthaí tomhais struis lomadh.
Tugann eolaithe fíric spéisiúil faoi deara - tá an modulus leaisteacha tomhaiste beagnach leath de na tástálacha eangaithe. Tá an neamhréireacht seo idir tástálacha eangaithe agus comhbhrú tugtha faoi deara freisin maidir le cruan fiacail. I láthair na huaire, tá roinnt teoiricí ann chun an neamhréireacht seo a mhíniú (ó thionchair chomhshaoil le linn tástálacha go dtí éilliú samplach), ach níl aon fhreagra soiléir fós ar an gceist cén fáth a dtarlaíonn an neamhréireacht.
Ba í an chéad chéim eile i staidéar a dhéanamh ar fhiacla fuaine mara tástálacha caitheamh a rinneadh ag baint úsáide as micreascóp scanadh leictreon. Greamaíodh an fiacail chuig sealbhóir speisialta agus brúitear é i gcoinne substráit diamanta ultrananocrystalline (3А).
Íomhá #3
Tugann na heolaithe faoi deara go bhfuil a leagan den tástáil chaitheamh ar an mhalairt ar an méid a dhéantar de ghnáth, áit a bhfuil tip diamanta brúite isteach i bhfoshraith den ábhar atá á thástáil. Ligeann athruithe ar theicnící tástála caitheamh le tuiscint níos fearr a fháil ar airíonna na micristruchtúr agus na gcomhpháirteanna den fhiacail.
Mar is féidir linn a fheiceáil sna pictiúir, nuair a shroichtear an t-ualach criticiúil, tosaíonn sliseanna a fhoirmiú. Is fiú a thabhairt faoi deara go n-athraíonn fórsa “bite” laindéir Arastatail i bhfuáin mhara ag brath ar an speiceas ó 1 go 50 niútan. Sa tástáil, úsáideadh fórsa ó na céadta micreanuatán go 1 niútan, i.e. ó 1 go 5 niútan don lantern Aristotelian ar fad (toisc go bhfuil cúig fiacla ann).
Sa phictiúr 3B(i) cáithníní míne infheicthe (saighead dearg) a foirmíodh mar thoradh ar chaitheamh ar an limistéar cloiche. De réir mar a bhíonn an limistéar cloiche ag caitheamh agus ag dul i ngleic, is féidir le scoilteanna ag na comhéadain idir na plátaí forbairt agus iomadú mar gheall ar luchtú lomadh comhbhrú agus carnadh struis sa limistéar pláta cailcít. Pictiúirí 3B(ii) и 3B(iii) taispeáin na háiteanna inar bhris na blúirí amach.
Chun comparáid a dhéanamh, rinneadh dhá chineál turgnaimh chaitheamh: le ualach leanúnach a fhreagraíonn do theacht an toraidh (WCL) agus le hualach leanúnach a fhreagraíonn don strus toraidh (WCS). Mar thoradh air sin, fuarthas dhá chineál caitheamh fiacail.
Caith físeán tástála:
Céim I
Céim II
Céim III
Céim IV
Faoi ualach leanúnach, breathnaíodh comhbhrú an limistéir sa tástáil WCL, ach níor breathnaíodh aon chipping nó damáiste eile do na plátaí (4A). Ach sa tástáil WCS, nuair a mhéadaíodh an gnáthfhórsa chun an strus teagmhála ainmniúil a choinneáil tairiseach, breathnaíodh sliseanna agus caillteanas plátaí (4V).
Íomhá #4
Deimhnítear na tuairimí seo sa ghraf (4S) tomhais an limistéir chomhbhrú agus toirt na plátaí sliseanna ag brath ar fhad sleamhnáin (an sampla ar an Diamond le linn na tástála).
Léiríonn an graf seo freisin, i gcás WCL, nach gcruthaíonn sliseanna fiú má tá an fad sleamhnáin níos mó ná mar atá i gcás WCS. Cigireacht ar phlátaí comhbhrúite agus scealptha le haghaidh 4V ligeann dúinn tuiscint níos fearr a fháil ar mheicníocht féinghéaraithe na bhfiacla féasóg farraige.
Méadaíonn limistéar limistéar comhbhrúite na cloiche mar a bhriseann an pláta ar shiúl, ag baint cuid den limistéar comhbhrúite [4B (iii-v)]. Éascaíonn gnéithe micreastruchtúracha mar an nasc idir cloch agus leaca an próiseas seo. Léirigh micreascópacht go raibh na snáithíní sa limistéar calcalais cuartha agus treáite trí na sraitheanna plátaí sa chuid dronnach den fiacail.
Ar an gcairt 4S tá léim i dtoirt an limistéir scealptha le feiceáil nuair a bhíonn an pláta nua scoite ón bhfiacail. Tá sé aisteach go bhfuil laghdú géar ag an nóiméad céanna ar leithead an réigiúin leacaithe (4D), a léiríonn próiseas féin-ghéarú.
Go simplí, léirigh na turgnaimh seo nuair a chothaítear gnáth-ualach leanúnach (nach bhfuil criticiúil) le linn tástálacha caitheamh, go n-éiríonn an barr maol agus an fiacail fós géar. Tarlaíonn sé go ndéantar fiacla gráinneoga a ghéarú le linn úsáide mura dtéann an t-ualach thar criticiúil, ar shlí eile d'fhéadfadh damáiste (sliseanna) tarlú seachas géarú.
Íomhá #5
Chun ról na microstructures fiacail, a n-airíonna agus a rannchuidiú leis an meicníocht féin-ghéarú a thuiscint, rinneadh anailís eilimint críochta neamhlíneach ar an bpróiseas caitheamh (5А). Chun seo a dhéanamh, baineadh úsáid as grianghraif de chuid fadaimseartha de bharr an fhiacail, a bhí mar bhunús do mhúnla déthoiseach comhdhéanta de chloch, plátaí, keel agus comhéadain idir plátaí agus cloch.
Íomhánna 5B-5H is ceapacha comhrianta de chritéar von Mises (criterion plaisteachtachta) iad ar imeall an réigiúin chloiche agus leac. Nuair a bhíonn fiacail comhbhrúite, déantar dífhoirmíochtaí móra viscoplastic ar an gcloch, carnann damáiste, agus conarthaí (“flattens”) (5B и 5C). Cruthaíonn comhbhrú breise banna lomadh sa chloch, áit a gcruinníonn cuid mhór den dífhoirmiúchán plaisteach agus den damáiste, ag stróiceadh cuid den chloch, rud a fhágann go bhfuil sé i dteagmháil dhíreach leis an tsubstráit (5D). Freagraíonn ilroinnt cloiche den sórt sin sa mhúnla seo le tuairimí turgnamhacha (blúirí briste ar aghaidh 3B(i)). Is cúis le comhbhrú freisin delamination idir na plátaí mar go bhfuil na gnéithe comhéadan faoi réir ualaí measctha, a eascraíonn i dí-chomhtháthú (dílamination). De réir mar a mhéadaíonn an limistéar teagmhála, méadaíonn strus teagmhála, rud a fhágann go ndéantar crack a thionscnamh agus a iomadú ag an gcomhéadan (5B-5E). Méadaíonn caillteanas greamaitheachta idir na plátaí an lúbadh a fhágann go n-éiríonn an pláta seachtrach scoite.
Méadaíonn scríobadh an damáiste don chomhéadan, rud a fhágann go mbaintear sliseog nuair a théann scoilteanna ar an sliseog (nuair a imíonn scoilteanna ón gcomhéadan agus go dtéann siad isteach sa sliseog, 5G). De réir mar a leanann an próiseas ar aghaidh, scoiteann blúirí den phláta ó bharr na fiacail (5H).
Suimiúil go leor, réamh-mheastar an samhaltú go han-chruinn chipping sna réimsí cloiche agus pláta, rud a thug eolaithe faoi deara cheana féin le linn breathnuithe (3B и 5I).
Le haghaidh aithne níos mionsonraithe ar nuances an staidéir, molaim féachaint ar и dó.
Epilogue
Dhearbhaigh an obair seo arís nach raibh an éabhlóid an-fhabhrach do fhiacla an duine. Go dáiríre, ina gcuid staidéir, bhí na heolaithe in ann meicníocht féin-ghéarú na bhfiacla urchin farraige a scrúdú go mion agus a mhíniú, atá bunaithe ar struchtúr neamhghnách an fhiacail agus an t-ualach ceart air. Craiceann na plátaí a chlúdaíonn fiacail an ghráinneog faoi ualach áirithe, rud a chabhraíonn leis an fiacail a choinneáil géar. Ach ní chiallaíonn sé seo gur féidir le urchins farraige clocha a bhrú, mar nuair a shroichtear táscairí ualach ríthábhachtach, cruthaíonn scoilteanna agus sceallóga ar na fiacla. Tharlaíonn sé go raibh an prionsabal "tá neart agat, ní gá duit faisnéis" Is cinnte nach mbeadh aon tairbhe.
D’fhéadfadh duine a cheapann nach ndéanann staidéar a dhéanamh ar fhiacla áitritheoirí na farraige domhain aon leas do dhaoine, ach amháin fiosracht dhaonna dosháraithe a shásamh. Mar sin féin, is féidir leis an eolas a fuarthas ón taighde seo a bheith mar bhunús le cineálacha nua ábhar a chruthú a mbeidh airíonna cosúil le fiacla gráinneog - friotaíocht caitheamh, féin-ghéarú ag leibhéal an ábhair gan cúnamh seachtrach, agus marthanacht.
Bíodh sin mar atá, folaíonn an dúlra go leor rúin atá le nochtadh againn go fóill. An mbeidh siad úsáideach? B'fhéidir go bhfuil, b'fhéidir nach bhfuil. Ach uaireanta, fiú sa taighde is casta, uaireanta ní hé an ceann scríbe atá tábhachtach, ach an turas féin.
Dé hAoine as an mbarr:
Feidhmíonn foraoisí ceilpe ollmhóra faoi uisce mar áit chruinnithe do chuacáin mhara agus créatúir aigéin neamhghnácha eile. (BBC Earth, guth ag David Attenborough).
Go raibh maith agat as féachaint, fanaigí fiosrach agus bíodh deireadh seachtaine iontach agaibh uilig! 🙂
Go raibh maith agat as fanacht linn. An maith leat ár n-alt? Ag iarraidh ábhar níos suimiúla a fheiceáil? Tacaigh linn trí ordú a dhéanamh nó moladh a thabhairt do chairde, Lascaine 30% d’úsáideoirí Habr ar analóg uathúil de fhreastalaithe leibhéal iontrála, a cheap muid duit: (ar fáil le RAID1 agus RAID10, suas le 24 croíleacan agus suas le 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 uair níos saoire? Ach anseo san Ísiltír! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - ó $99! Léigh faoi
Foinse: will.com