Raft Master » Научная библиотека » Нектон. Биология южных морей » Величины удельной поверхности планктона


  • 4-01-2013, 08:20
  • | Views: 1832


Величины удельной поверхности планктона

Величины удельной поверхности планктона

Сопротивление трения при прочих равных условиях прямо пропорционально величине удельной поверхности Sw обтекаемого тела, которая представляет собою отношение полной поверхности S тела к его объему W, т. е. SW-1. Наименьшую удельную поверхность имеет шар. С увеличением относительного удлинения тела или, что то же, с уменьшением U удельная поверхность увеличивается. При одной и той же форме тела удельная поверхность увеличивается с уменьшением линейных размеров тела, поэтому оценить влияние формы тела на величину удельной поверхности можно лишь при сравнении значений Sw для одноразмерных особей.
Поскольку, однако, в подавляющем большинстве случаев это невозможно, так как диапазоны линейных размеров взрослых особей сравниваемых видов, как правило, не трансгрессируют, для выполнения указанной задачи нами была получена приведенная величина удельной поверхности S0, находимая по формуле (Алеев, 1972а) So = - Л- = S°'5W-°'m/w

Величина S0 представляет собою отношение стороны квадрата, равновеликого площади поверхности тела животного, к стороне куба, объем которого равен объему тела животного. Величина S0 совершенно не зависит от линейных размеров объекта и потому может быть использована для сравнительной характеристики удельной поверхности тела у любых объектов, в том числе у любых планктонных и нектонных организмов.

Необходимо подчеркнуть, что истинные величины удельной поверхности Sw при разграничении планктона и нектона не могут быть использованы в качестве критериального показателя. Это видно из следующего сопоставления: величина Sw для кита Balaenoptera physalus длиною 10 м составляет, по нашим определениям, около 3; для дельфина Phocoena phocoena длиною 1 м — около 28 и для малька кефали Mugil saliens длиною 1 см — около 3449, тогда как величины Sо для названных объектов соответственно равны 2,70; 2,69 и 2,71. Величины Sw для десятиметрового Balaenoptera и малька Mugil saliens длиною 1 см отличаются более чем в 1000 раз, но это ни в коей мере не свидетельствует о том, что форма тела малька во столько же раз более приспособлена к увеличению удельной поверхности, чем форма тела кита; это становится очевидным при сравнении величин S0, которые для всех трех объектов очень близки.

Для наиболее удлиненных подвижных хищных, явно нектонных форм типа Trichiurus, полученные нами величины приведенной удельной поверхности S0 не превышают 4,40, а в большинстве случаев, для нектонных животных с обычным удлинением,— значительно меньше 4,00. На этом основании, принимая во внимание известную вариабельность величин S0, обусловленную индивидуальной и возрастной изменчивостью внешнего строения нектеров, с достаточным приближением можно принять, что для нектонной формы тела характерно условие S0 ^ 4,50. Из этого, однако, не следует, что для планктеров всегда характерно условие S0 > 4,50. В планктоне мы встречаем как формы с S0 > 4,50, так и формы, для которых S0 ^ 4,50, однако в последнем случае либо U > >0,40, либо Re ^ 5,0-103 (см. ниже), что позволяет и в этом случае отличать планктон от нектона.

В онтогенезе нектеров неравенство S0 ^ 4,50 в одних случаях сохраняется на всех стадиях постэмбрионального развития, в других случаях — при развитии специальных парашютирующих систем у планктонных стадий, в частности у планктонных личинок и мальков большинства рыб может иметь место и неравенство So > 4,50.

Морфологические критерии U и S0 позволяют, следовательно, количественно охарактеризовать форму тела плавающих животных в смысле степени ее удлиненности. Как видно из изложенного, тело нектера должно быть настолько удлинено, чтобы это обеспечивало ему достаточно низкое сопротивление формы (что достигается при U 5,0 105 движение при условии U > 0,40 становится энергетически невыгодным, поскольку резко возрастает суммарное сопротивление движению, что, в свою очередь, связано с переходом пограничного слоя из ламинарного состояния в турбулентное и резким усилением процессов вихреобразования, что обусловливает увеличение сопротивления формы, т. е. рост Схр (рис. 1). Этим и объясняется большое разнообразие форм тела планктеров и сравнительно малое разнообразие, т. е. большое конвергентное сходство форм тела нектеров: последние испытывают на себе жесткое лимитирующее влияние условия U ^ 0,40.

Однако при очень малых значениях U движение в режиме Re > > 5,0 • 105 также становится энергетически невыгодным в связи с увеличением сопротивления трения, т. е. в связи с ростом CXf (рис. 1). У всех исследованных нами 47 видов нектеров So < 4,50, обычно S„ < 107 (рис. 1) и объясняется необходимостью все более тонкой оптимизации формы тела нектера, в смысле уменьшения встречаемого телом гидродинамического сопротивления, в ответ на изменение состояния пограничного слоя, которое происходит при увеличении Re. Средними для эунектона могут считаться значения U от 0,15 до 0,19, о чем можно судить на основании расположения соответствующей кривой U = / (Re) для эунектона, отмеченной на рис. 1 буквой А.




  • Вернуться



  • Еще по теме


    Трудности разграничения планктона и нектона


    Индуктивное сопротивление обтекаемого тела


    Важные морфологические критериии отличия нектон от планктона


    Соотношение конфузорного и диффузорного участков


    Увеличение линейных размеров

     

    Последние новости



    Пользовательский поиск

    Партнеры