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Dinámica de Fluidos de Estrategias Balísticas en el Disparo de Nematocistos

Autores: Hamlet, Christina; Strychalski, Wanda; Miller, Laura

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2020

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Acceso abierto

Artículo científico
2020

Dinámica de Fluidos de Estrategias Balísticas en el Disparo de Nematocistos


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Nematocistos
Aceleraciones
Estructura en forma de espina
Números de Reynolds
Régimen inercial
Presa

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los nematocistos son orgánulos urticantes utilizados por los miembros del filo Cnidaria (por ejemplo, medusas, anémonas, hidrozoo) para una variedad de funciones importantes, incluyendo la captura de presas y la defensa. Los nematocistos son las estructuras de aceleración más rápidas conocidas en el mundo animal. La pequeña escala (micrones) junto con la rápida aceleración (superior a 5 millones de g) presentan desafíos significativos en la imagen que impiden descripciones detalladas de su cinemática. Se utilizó el método de frontera inmersa para simular numéricamente la dinámica de una estructura en forma de espina que acelera una corta distancia a través de números de Reynolds que van de 0.9 a 900 hacia un objetivo elástico pasivo en dos dimensiones. Los resultados indican que la aceleración seguida de un deslizamiento a números de Reynolds más bajos no es suficiente para que un nematocisto alcance su objetivo. El proyectil en forma de espina del nematocisto requiere altas aceleraciones para poder transitar al régimen inercial y superar los efectos de amortiguamiento viscoso que normalmente se encuentran a escalas celulares pequeñas. Cuanto más tiempo esté la espina en el régimen inercial, mayor será la velocidad final del proyectil cuando toque su objetivo. Encontramos que el tamaño de la presa no afecta drásticamente el acercamiento de la espina para valores suficientemente grandes del número de Reynolds; sin embargo, las espinas más largas pueden acelerar una mayor cantidad de fluido circundante, lo que a su vez permite que la espina permanezca en el régimen inercial durante un período de tiempo más largo. Dado que la velocidad final es proporcional a la fuerza disponible para perforar la membrana de la presa, las altas aceleraciones que permiten que el sistema persista en el régimen inercial tienen implicaciones para la capacidad del nematocisto de perforar superficies como membranas celulares o incluso la cutícula de los crustáceos.

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