• 4-01-2013, 04:26
  • | Views: 833


Кожа нектеров как демпфер

Кожа нектеров как демпфер

Упругая деформация поверхности тела при плавании, специально направленная на «гашение» турбулентных пульсаций, является у нектеров одним из способов управления течением в пограничном слое. Существование подобного механизма показано для Cetacea и некоторых других нектеров. Предполагается также (Бурдак, 1972), что аналогичный демпферный механизм может быть организован на основе склеритного аппарата эласмоидной чешуи рыб.

Среди нектеров, кожа которых не покрыта чешуей, перьями или шерстью, наибольший интерес в этом смысле представляют Cetacea, в строении кожи которых имеются особенности, явно направленные на управление пограничным слоем. Не останавливаясь на общеизвестных деталях гисто-анатомии кожи Cetacea, которые в последнее время были всесторонне изучены именно в аспекте их возможного гидродинамического значения, отметим, что антитурбулентные свойства кожи Cetacea обусловливаются всей совокупностью ее морфологических особенностей. Полная редукция волосяного покрова обеспечивает непосредственный контакт аэродинамически гладкой поверхности эпидермиса (рис. 115, А) с обтекающим потоком, что необходимо для осуществления кожей ее антитурбулентной функции. Прочное сцепление дермы с эпидермисом, обеспечиваемое вхождением дермальных сосочков в ячеи нижнего слоя эпидермиса (рис. 115, А — Б), предотвращает сдвиг эпидермиса от трения контактирующего с ним обтекающего потока (Соколов В., 1955).

Верхний слой эпидермиса, не прободенный ячеями дермальных сосочков и имеющий у дельфинов толщину около 0,5 мм, представляет собою упругую, сравнительно плотную мембрану. Эта мембрана передает без изменений все пульсации давлений в пограничном слое нижележащему упруго деформируемому слою эпидермиса, пронизанному дермальными сосочками, которые образованы более рыхлой и оводненной тканью, в том числе и жировыми клетками (рис. 115, А—В). Сосочковый слой у дельфинов имеет толщину около 1,0 мм и под действием избыточного давления способен сжиматься перпендикулярно к поверхности кожи, а в точках с пониженным давлением способен расширяться в том же направлении. В процессе этого сжатия и расширения происходит деформация упругих структур со-сочкового и подсосочкового слоев дермы, прежде всего жировых клеток (Kramer М., 1957 и др.: Anonymous, 1966; Томилин, 1965, и др.), в ходе которой и осуществляется энергообмен между внешней средой и кожей, обусловливающий гашение возникающих турбулентных пульсаций. Общая упругость дермы увеличивается за счет пронизывающих ее во всех направлениях пучков коллагеновых и эластиновых волокон (рис. 115, А, В). Отдельные пучки этих волокон идут вверх, образуя входящие в эпидермис дермальные гребни (рис. 115, В), расположенные в целом продольно (рис. 116, А), и поднимающиеся от гребней вверх сосочки (рис. 115, А — Б); в центре сосочка проходят капилляры, кровенаполнение которых может изменяться, что изменяет вязко-упругие свойства сосочкового слоя дермы и кожи в целом (Бабенко, Козлов, Першин, 1972, и др.). Продольный рельеф дермальных гребней с находящимися на них рядами сосочков иногда образует видимый продольный рельеф на поверхности тела (рис. 116, Б), который, как полагают (Purves, 1963), также способствует ламинаризации пограничного слоя.

Пространство между коллагеновыми и эластиновыми волокнами заполнено упругой жировой тканью, количество которой от подсосочкового слоя в глубь дермы возрастает (рис. 115, А); в некоторых случаях жир имеется и в сосочках. Как эпидермис, так и дерма становятся более толстыми и более прочными на лобовых поверхностях тела, где во время движения напор воды выше; сеть коллагеновых волокон в таких местах гуще, дермальные сосочки развиты сильнее. У латеральных и вентральной поверхностей тела Cetacea от нижней челюсти и глаза до области anus на границе дермы и жировой клетчатки залегает кожная мышца (m. panniculus саг-nosus), тотальные сокращения которой способны изменять общую упругость кожного покрова.

Вся совокупность антитурбулентных свойств кожи Cetacea, судя по всему, играет важную роль в общей системе приспособлений, направленных на уменьшение гидродинамического сопротивления. В ходе филогенеза вязко-упругие свойства кожи этих животных сформировались применительно к оптимальному выполнению кожей ее гидродинамической функции при характерных для каждого данного вида Cetacea высоких и максимальных скоростях плавания, когда энергетические траты организма на локомоцию наиболее значительны. При плавании же с малыми скоростями эти энергетические затраты относительно невелики и необходимость в экономии энергии выражена не так остро. При активном плавании животного естественно происходящий физиологический процесс изменения кровотока и тургора в локомоторных мышцах и кожных покровах одновременно оказывается полезным и в смысле адаптации вязко-упругих свойств кожи к данному режиму движения, что способствует некоторому расширению того диапазона скоростей плавания, в пределах которого антитурбулентные свойства кожного покрова остаются наиболее эффективными.




  • Вернуться



  • Еще по теме


    Ламмнаризация пограничного слоя


    Анализ строения кожи дельфинов


    Подвижные волнообразные кожные складки


    Возникновения волн деформации


    Способы управления течением в пограничном слое

     

    Последние новости



    Пользовательский поиск

    Партнеры