Механізм захоплення їжі променями манти може містити ключ до кращих систем фільтрації

Манта випромінює свою крихітну їжу з глотків морської води по-новому, що може утримувати ключ до кращої фільтрації в різних комерційних цілях, показує нове дослідження Університету штату Орегон.

може

Результати, опубліковані сьогодні в Science Advances, пояснюють, що манта-фільтри фільтрують зоопланктон, мезопланктон і мікрохрясті за допомогою апарату, відмінного від будь-якого, що раніше спостерігалося в будь-якій біологічній або промисловій системі.

"Найпоширеніший тип фільтра - це ситовий фільтр, де рідина, що містить частинки, пропускається через мембрану з порами, меншими за частинки", - сказав співавтор дослідження Джим Стротер, доцент кафедри інтегративної біології в Коледжі наук OSU.

Сітчасті фільтри включають все - від кухонного друшляка, який напружує макарони, до мембранних фільтрів, що виробляють надчисту воду. Інші механізми фільтрування - це гідрозольна фільтрація, така як волоконні фільтри в системах HVAC та циклонна фільтрація, що застосовуються в пилососах без мішків.

"У всьому світі використовується безліч різних типів фільтрів, які використовуються для багатьох цілей, але всі вони базуються лише на кількох основних механізмах", - сказав Стротер, який співпрацював з автором-кореспондентом Місті Пейг-Тран і Раджем Діві з штату Кал Стейт Фуллертон.

Манта-промені, найближчі родичі акул, розмір яких перевищує 20 футів у поперечнику, їдять, приносячи багату планктоном воду в рот під час плавання. Вони фільтрують і ковтають планктон, а потім промивають залишок води з зябрових щілин.

Багато фільтраційних систем схильні до засмічення, оскільки збирають все, що відфільтровують, але манта використовує масиви листоподібних часточок, щоб відбивати частинки їжі від фільтра.

Вода, що проходить над частками, створює складний малюнок закручених вихорів, а частинки їжі в потоці потрапляють на частки і віддаляються. Установка дозволяє рибі зберігати харчові організми набагато менші, ніж пори.

"Манта, як видається, використовує новий механізм для фільтрації частинок з рідин", - сказав Стротер. "Їх фільтруючий апарат має особливу структуру, яка змушує частинки планктону рикошетувати з фільтра і концентруватися в порожнині рота, тому риба може їх потім проковтнути". Оскільки частинки відштовхуються фільтром, але не захоплюються, фільтр має кілька дуже бажаних властивостей, включаючи те, що він може працювати при високих витратах і надзвичайно стійкий до засмічення.

"Цей документ встановлює основний механізм, і зараз ми розглядаємо, чи можемо ми адаптувати цей механізм для інженерних систем", - сказав Стротер. "Наприклад, одним із майбутніх напрямків є вивчення того, чи можна застосовувати це для очищення стічних вод для вирішення виникаючої загрози забруднення мікропластиками".

Кел Стейт Фуллертон, стипендія Стівена та Рут Уейнрайт та Sigma Xi підтримали це дослідження.