小さな海洋生物の「鼻水宮殿」が新しいウォーターポンプ技術の研究を刺激する

オレゴン大学 (UO) の研究者らは、体長約 1 ミリメートルのろ過摂食海洋幼生であるオイコプレウラディオイカの独特の摂食行動が、エンジニアがより効率的な蠕動ポンプを設計するのに役立つ可能性があることを発見しました。

一般に、これらの容積式ポンプは、システム内に流体を押し出すために外部からの圧縮を必要とします。オタマジャクシのような O.dioica では、推進力は動物の尾によって駆動され、餌をろ過するために粘液繭内で 1 日に複数回組み立てられます。

オレゴン大学オレゴン海洋生物学研究所の生物学者ケリー・サザーランド氏は、「ポンプは自然界のどこにでもあるが、このポンプは密閉された室内で尻尾をパタパタさせてフィルターに流体を送り込むという点でユニークだ」と述べた。 「これらの動物を観察するのもとても興味深いです。」

水中に浮遊するゼラチン状のスライムの泡からは「魅力的」という言葉が思い浮かばないかもしれませんが、これらは生物工学の独創的な作品です。 3、4時間ごとに、この動物は体の周りに「鼻水宮殿」を作り、尻尾でその構造を膨らませ、食べ物の粒子を含む液体を口に向かって押し出します。スライムタンクがその役割を終えると、脱出ハッチから滑り出ます。

オスロ大学の研究員、テラ・ヒーベルト氏は「とてもクールだ。かなり複雑な構造だ」と語った。

研究者らはノルウェーのベルゲンにある動物飼育施設で鼻水宮殿を発見した。科学者たちは、顕微鏡と高速ビデオキャプチャを使用して、この動物の尾が水と粒子の流れをいかにうまくガイドしているかを確認することができ、この動物がかなり特殊なポンプシステムを習得していることを明らかにしました。

支配的な尾部が構造の内側に到達すると、異なる臨界点で密閉および遮断チャンバーの両側と接触します。これらのシールは圧力を生成し、流体の動きを制御し、逆流を防ぎます。

「彼らは、テールが正弦波状でキャビティにしっかりとフィットするという、比較的ユニークなポンピング戦略を採用しています」とヒバート氏は語った。 「タイトフィットのため、水の逆移動が最小限に抑えられます。」

研究者らは、この動作を模倣することで、可動部品を磨耗から保護する、より効率的なポンプの開発につながる可能性があると考えています。

「幼虫ポンプに関するこの新たな理解は、広範な生物の生態学的成功を理解するのに役立ち、建築環境における次世代の水フィルターや空気フィルターにインスピレーションを与える可能性さえある」とサザーランド氏は述べた。

この研究は、Journal of the Royal Society Interfaceに掲載されました。 -この小さな生き物の動作を確認するには、下のビデオをご覧ください。