Строничка. Аквариумная и не только.
Пятница, 19 Октября 2018, 08:31
Меню сайта

Поиск

Новые сообщения · Участники · Поиск
  • Страница 1 из 2
  • 1
  • 2
  • »
Строничка » Песочница » Пезделицы » Физис и колесо
Физис и колесо
PantagruelДата: Воскресенье, 26 Июля 2015, 21:16 | Сообщение # 1
Одмине
Offline
Почему природа не создала колеса? Принято считать, что по очень простой причине - такое устройство как колесо не могло появиться в результате эволюции и естественного отбора. Колесо полностью функциональный предмет, оно либо существует в целостном виде, либо нет - невозможно представить себе некое пра-колесо, или недо-колесо. Точнее, представить сами эти недо-колёса несложно, а сложно представить механизм их эволюционирования.

Например, можно предположить колесо, в котором имется обод, сросшийся с осью, и лишь в процессе эволюции обод приобретает всё большую подвижность, пока агрегат уж не покатится по-настоящему. Такое пра-колесо не может эволюционировать, поскольку толку от "слегка вращающегося" или "вращающегося на пол-оборота" колеса нет совершенно никакого, и особи с колесом, поворачивающимся аж на 3/4 оборота, не будут иметь какого-либо преимущества перед теми, у кого оно поворачивается всего на 1/2. Перед лицом естественного отбора эти особи будут равны, и никакого развития эта эволюционная ветвь не получит.

Или вот, скажем, округлая форма колеса. Ведь чтобы дать своему обладателю хоть какое-то преимущество, колесо должно было отрасти сразу круглым, способным эффективно катиться, а не каким-нибудь бесформенным или Г-образным. Невозможно себе представить, чтобы такое колесо постепенно эволюционировало до круглого, потому что хозяин бесформенного колеса по сути является обладателем лишь мешающего удирать хлама, а не полезного приобретения. И таким образом, имеет вместо преимущества досадный дефект. Разумеется, организмы с таким наследством не только не смогут развиваться как вид, но будут наоборот, в первую очередь истреблены и из эволюционного процесса изъяты.

Словом, классическое понимание причин того, почему природа не изобрела колеса, вполне основательно и логично. Однако, меня всегда настораживала здесь некоторая натянутось допущений. А именно, постулат того, что колесо не могло появиться сразу, потому что в природе в общем-то всё является результатом эволюции и развития. Нет, я не спорю конечно, что такое событие крайне невероятно и что оно никак не могло бы произойти. Но всё же есть тут что-то необоснованное, какая-то лазейка и нечто из разряда "Этого не может быть, потому что этого не может быть никогда".

Поэтому мне кажется, что одного классического понимания вопроса здесь недостаточно. Чтобы расставить точки над "и", нужно как раз предположить, будто колесо таки появилось. Круглое и вращающееся, вполне функциональное. И как ни странно, такое допущение как раз приводит нас к пониманию настоящих препятствий и трудностей эволюции, с которыми она столкнулась при реализации проекта "Колесо".

Итак, предположим что колесо биологического происхождения имеется. Каким оно может быть? Первый вариант - органическим, то есть это живой орган, и тогда природе нужно каким-то образом реализовать питание и жизнедеятельность обода колеса, который по определению существует отдельно от оси, а следовательно, и от всего организма хозяина. Ту же проблему мы увидим, если предположить подвижную ось и неподвижную муфту в теле хозяина - принципиальной разницы тут нет. Можно, впрочем, рассмотреть возможность обмена веществ через смазку вроде синовиальной жидкости, но такого рода обмен представляется чрезвычайно сложным и неэффективным. Ведь обод колеса, представляющий собой самостоятельный орган, ничуть не менее важен, чем ось, на которой он расположен, и орган этот должен обеспечивать функционирование колеса со своей стороны не хуже, чем ось. Обод должен обладать и регенеративными функциями, чтобы компенсировать износ сустава; и чем-то подобным нервной системе, чтобы контролировать свою геометрию и состояние; и собственной системой, обеспечивающей метаболизм. Представить себе механизмы функционирования подобного агрегата чрезвычайно сложно. Однако ещё труднее представить себе его целесообразность и способность конкурировать в процессе эволюции с гораздо более простыми и эффективными решениями вроде ноги, крыла или плавника, которые представляют собой части тела хозяина, снабжаются и управляются из общего центра.

Вспомним теперь и о другом варианте - неорганическом. То есть, предположим, что обод скажем, отращивается подобно зубу, а затем питающие его ткани отмирают, оставляя его свободно вращающимся на оси. Сама ось при этом может быть как живой, так и (в примитивном варианте) также омертвевшей. Рассмотрев со всех сторон такой вариант колеса, мы неизбежно придём к выводу, что и он не в состоянии выдержать конкуренции с более эффективными конечностями. На отращивание такого органа требуется масса времени и энергии, причём в процессе выращивания обладатель скорее всего должен быть ограничен в мобильности. Ведь если бы у него имелись иные способы передвижения, то именно они развивались бы эволюционно, а не колесо. Это означает, что обладатель неорганического колеса также оказывается в хвосте естественного отбора, не имея никаких преимуществ.

Можно рассмотреть и другие, промежуточные и компромиссные варианты конструкций. Однако, все они неизбежно пасуют перед соображениями об эффективности реализации колеса природными способами.

Любому читающему человеку с подачи Стругацких известен гротескный пример - дескать, настоящим венцом творения является рюмка коньяка с ломтиком лимона, а человек лишь средство сотворения этого чуда. Скажу по секрету - как это ни забавно, но рассмотрение подобных вопросов всегда и непременно приводит нас к соображениям о смысле бытия. Ведь с некоторой точки зрения, природа посредством органического существа (человека) создаёт то, что не в состоянии создать сама, к примеру неорганическую жизнь, машинную цивилизацию. Ну, а начало технологической эры должно же начинаться с создания каких-то фундаментальных вещей. С колеса, в том числе.
_
 
АндрейДата: Понедельник, 27 Июля 2015, 21:21 | Сообщение # 2
Почтенные
Offline
Давно задумывался над биоинженерной составляющей колёсного способа перемещения.Вариант с отдельно существующим в организме колесом, возможно и шаром, вращающимся в какой-либо физиологической жидкости отмёл сразу. Жидкость расходуется, вроде липкого следа от виноградной улитки, загрязняется песком и т.п. Управлять, наверное, сложновато будет.Нужно внутри колеса систему плавательных пузырей предусмотреть с перекачкой жидкости\воздуха, как передавать управляющие импульсы опять же, случается переход из одной среды в другую и т.д. сложно всё.Энергию или корм передавать надобно.В этой связи думалось о том, что можно какую-то систему применить, где с каждой стороны будет по 3-4 колеса, вращающиеся попеременно на 2\3, что позволительно будет с точки зрения прикрепления "колеса" к организму носителя посредством мыщц. Пока пара колёс делает поворот на свои 2\3 ( 4\5. 6\7 - как мышца в процессе эволюции натренируется, насколько растягиваться/сжиматься смогёт) другие пары колёс в эту пору отрываются от поверхности, раскручиваются и закручиваются в обратную сторону для начала следующего цикла.Потом опускаются, идёт рабочий цикл, а другая пара опять раскручивается и т.д. Типа сороконожки.Но не сороконожка, хотя и не совсем нормальное колесо.
 
PantagruelДата: Понедельник, 27 Июля 2015, 22:51 | Сообщение # 3
Одмине
Offline
Колесо можно рассматривать как движитель, а можно как опорный каток. Ты рассматриваешь сразу как движитель, а зачем, это сложнее. Допустим, улита. Волочит своё массивное защищённое тело не на себе, а на колёсах, а цепляется и подтягивается скажем, щупальцами. Сухопутный осьминог возможен.

Мне знаешь что в этой связи вспомнилось. Я когда держал кроликов, думал - вот у них, блин, всё мясо в окорочке. Отрезал окорочки, там почти нифига не остаётся. А всё почему. Потому что кролик в основном перемещается с помощью задних ногов, как кенгуру, а передние так себе, мало нагружены и оттого недостаточно прокачаны. Вот если подросшему кролику задние ноги-то ампутировать и съесть их, а пусть он на передних рысачит, а к заду ему можно тележку деревянную подложить, чтобы живот не протёр. И можно через какое-то время мощные диетические плечи получить. Вторым урожаем.
 
АндрейДата: Вторник, 28 Июля 2015, 08:56 | Сообщение # 4
Почтенные
Offline
Кролей всегда жалел - на шиндшиллов похожи. Насчёт хождения на передних лапах для их накачки после ампутации задних - думал.Если просто задние ампутировать, то верно, пузо потрёт.Если смазывать пузо китовым жиром или солидолом, то, конечно, эффект будет, но снижается нагрузка на передние. Задумка в том, чтобы перед ампутацией научить его ходить на передних лапах.Вспоминается фильм про курочку, которая под звуки балалайки начинала "плясать", т.е. лапы поочерёдно поднимать. В ходе повествования выяснилось, что это выработанный рефлекс - курицу ставили на сковородку и разжигали огонь под задушевные мелодии, издаваемые виртуозом-балалаечником (подходит "Unforgiven" Металлики, но в фильме использовалось что-то другое, не помню) У курочки создалась устойчивая ассоциация: балалайка-лапам горячо-надобно остужать, поочерёдно приподнимая. Вот бы и кролей так...
Вообще-то существует немало негуманных способов повышения веса кроля.Понравился применяемый британскими кролиководами: садят кроля на небольшую площадку, где бы он не мог даже ходить,а площадку закрепляют на высоте 80 см. от земли.Кроль от страха не шевелится, а только жрёт, энергетических потерь нет почти, только на отопление, всё в жир.Как кормят, правда, не указано было...
Они же придумали, как уберечь ушастых от хищных птиц при выгуле на свежей травку.Из прутка варится цилиндр, внутрь помещаются кроли, дверь запирается, а цилиндр выпускается на пастбище, где кроли через прорези жрут траву, а когда она закончится в одном месте, то совместно перекатывают "колесо" цилиндра на новое место.Проволока защищает их от орлов и грифов, а пассажиры выступают в качестве движителя.  С детства преследует меня самим же собой представленная картина: по зелёным лугам доброй старой Англии да по вересковым пустошам Уэльса с устрашающей скоростью и нарастающим гудением хаотически носятся непонятные цилиндры, вмещающие в себя всепожирающих и быстрорастущих существ, отдалённо напоминающих грызунов и алчных до безобразия. Цилиндры сталкиваются, давят повозки, тележку продавца лимонада,толпу зевак, полицейских, отряды сапёров, пригороды Лондона и далее по книге Уэлса "Война миров", оставляя за собой опустошённую земля, разрушения, смрад и кал.
 
PantagruelДата: Вторник, 28 Июля 2015, 18:52 | Сообщение # 5
Одмине
Offline
Они не всякий кал оставляют. Самый вкусный оставляют себе. Время каканья для каждого кролика - таинство и момент истины. Когда кусочек пересекает задний проход, кролик чутко замирает, напрягая всё своё осязание, пытаясь определить, мягкое ли идёт. Если мягкое, это означает, что оно пересекло пищеварительный тракт всего один раз, а стало быть, представляет собой вкуснейший, слегка ферментированный, обогащённый бактериями продукт и деликатес. Такое лакомство кроль никому не отдаст. Он даже вынужден оберегать его от собратьев, которые могут подсуетиться и схватить у зазевавшегося из-под хвоста. Поэтому кроль никогда не признаётся, если идёт мягкое, и делает вид, будто ничего не происходит. А сам внезапно и вдруг делает такое движение, будто ловит блоху, и непосвящённому нипочём не догадаться, что совсем не блоху он там изловил. И только когда кроль уверен, что идёт жёсткое и б/у, он серет не спеша и без всякой опаски - дескать, нет у меня камня за душой, вот вам всё до копейки, говна что ли жалко мне.
 
АндрейДата: Вторник, 28 Июля 2015, 22:23 | Сообщение # 6
Почтенные
Offline
Ого! Никак бы не заподозрил братца-кролика в пожирательстве самодельного дерьма! Шиндшилл так не поступает, наоборот, при прогулках щедро и от всей души мечет кал куда ни попадя, не заботясь о его дальнейшей судьбе и вкусовых качествах. О времена, о нравы!
 
oltrewДата: Пятница, 09 Октября 2015, 22:57 | Сообщение # 7
Почтенные
Offline
Природа не создала колесо, потому что не было дорог. По пересеченке колесо неконкурентоспособно.

КПД шагания/бега довольно высок, даже по ровным поверхностям не намного ниже колеса.

В принципе, в природе используются колесо там, где есть ровные покатые поверхности. Видел на каком-то природном канале паук с барханов удирает, свернувшись колесом, и еще какое-то животное там было. Шар вообще-то тоже колесо - чтобы от яблоньки подальше укатиться.

Крылья природа изобретала 3 раза. Будут большие ровные поверхности - изобретет и колесо.
 
PantagruelДата: Суббота, 10 Октября 2015, 05:19 | Сообщение # 8
Одмине
Offline
Нет, в природе не используется колесо даже "в принципе". Перекати-поле тот же шар, хороший пример, но дело-то совсем не в этом. Можно представить для наглядности, что наш мир изобилует обширными каменными плато, ситуация не изменится. Речь не о реализации качения как такового, а о реализации колеса, то бишь предмета вращающегося, имеющего ось либо поверхность скольжения. Реализация такого органа биотическими методами вообще кажется затруднительной, а в условиях естественного отбора представляется совершенно невероятной. Об этом топ, кстати, если конечно осилить хотя бы три первых абзаца.
 
oltrewДата: Четверг, 22 Октября 2015, 13:01 | Сообщение # 9
Почтенные
Offline
Про невозможность "в принципе", потому что невозможно:

Колесо в живой природе уже есть у жгутиковых эукариот, причем очень совершенное.

Частичное колесо или недо-колесо. Стопа человека, например, недо-колесо. При ходьбе мы перекатываемся с пятки на носок. При наличии ровных поверхностей длина такой дуги эволюционно может округляться и увеличиваться, задействуя более экономичный вариант качения, а мощный толчковый механизм - деградировать.

Тело-колесо. Это тоже уже есть. Выше писал, пара существ с барханов скатываются, свернувшись колесом (кольцом) - ящерица какая-то и паук. В принципе под эту категорию пападает любое скатывание кубарем и даже кувырок. Немного осталось - лапками подталкиваться, чтоб держать скорость на горизонтальной поверхности или парусность растопорщить.

Представляю себе сороконожку, у которой лапки-щупальца сверачиваются в колесики. Одни катятся, другие приподнимаются и раскручиваются взад.
Внешняя часть таких колесиков в процессе эволюции могла бы омертветь и отделиться, формируя все более подвижную хитиновую "шину", вплоть до классического колеса на оси. Суставы тоже не сразу появились. Выращивание постепенное: одни лапки-колеса растут, другие катятся, третьи истерлись и восстанавливаются, либо отмирают и вырастают новые. Впридачу и обычные лапки не помешают, на всякий случай.
 
PantagruelДата: Четверг, 22 Октября 2015, 19:16 | Сообщение # 10
Одмине
Offline
Вы как всегда в своём духе, oltrew, то бишь передёргиваете изо всех сил.

Цитата Pantagruel ()
Реализация такого органа биотическими методами вообще кажется затруднительной, а в условиях естественного отбора представляется совершенно невероятной

Цитата oltrew ()
Про невозможность "в принципе", потому что невозможно

Несколько не одно и то же, не правда ли? Однако, это не суть.

Я так понимаю, вы имеете в виду жгутик. Тогда всё же у прокариот, поскольку у эукариот жгутики движутся волнообразно. А статью "колесо" в Википедии, которую вы очевидно прочли, можете в этом отношении поправить. Да, с прокариотами это очень интересный пример, и тут есть над чем подумать, спасибо. Правда, речь идёт о микроуровне, и вращение реализовано субатомными процессами в белковых молекулах, однако вместо собственно жгутика мог быть в принципе диск, и колесо могло бы быть полноценным. Вот только вторая часть условия тут не соблюдена, поскольку жгутик - это таки как раз "недоколесо", и реализован лишь вращающийся вал, а качение в данном случае не реализовано. Это и неудивительно, поскольку для микроорганизмов, живущих в толще воды, колесо как движитель пожалуй, неактуально и уступает по эффективности другим типам движителей. Отсюда малая вероятность эволюционирования такого колеса до полноценного.

Возвращаясь к недо-колесу.

Цитата oltrew ()
Стопа человека, например, недо-колесо. При ходьбе мы перекатываемся с пятки на носок. При наличии ровных поверхностей длина такой дуги эволюционно может округляться и увеличиваться, задействуя более экономичный вариант качения, а мощный толчковый механизм - деградировать.

Подобный механизм эволюции как раз и обсуждали уже. Допустим, сами сопрягаемые части сустава могут эволюционировать от состояния шарнира до состояния вала и ступицы, но как вы представляете себе передачу питательных веществ и прочего от вала к ступице? Посредством синовиальной жидкости? А ведь это орган, который должен быть ещё выращен, прежде чем стать функциональным. Об этом - шестой абзац топика, до которого вы, возможно, ещё не дошли, но я рад за вас, и верю, что вы видимо воспользовались советом и прочли хотя бы первые три.

Далее, тело-колесо. Вы заставляете повторяться:

Цитата Pantagruel ()
Речь не о реализации качения как такового, а о реализации колеса, то бишь предмета вращающегося, имеющего ось либо поверхность скольжения.

Просто определение колеса прочтите внимательнее. Колесо позволяет поставленному на него телу катиться, и представляет собой вращающуюся опору, а "тело-колесо" это вещь примитивная, реализация которой в природе не представляет никаких трудностей.

Цитата oltrew ()
Представляю себе сороконожку, у которой лапки-щупальца сверачиваются в колесики. Одни катятся, другие приподнимаются и раскручиваются взад.

Это вот весьма интересный пример. Это представляется вполне возможным, но ведь тоже недо-колесо. Точнее, комплекс недо-колёс с неполным вращением.

Цитата oltrew ()
Внешняя часть таких колесиков в процессе эволюции могла бы омертветь и отделиться, формируя все более подвижную хитиновую "шину", вплоть до классического колеса на оси... Выращивание постепенное: одни лапки-колеса растут, другие катятся, третьи истерлись и восстанавливаются, либо отмирают и вырастают новые.

Очень интересно и опять же, вполне возможно. Но всё же гипотетически. Не реализовано, и можно даже предположить, по какой причине это трудно реализовать - ведь для формирования такого комплекса должны быть задействованы уж очень разнородные процессы, одни конечности должны эволюционировать как каток-толкатель, другие вместе с тем деградировать до состояния неорганического колеса.
_
 
oltrewДата: Пятница, 23 Октября 2015, 02:33 | Сообщение # 11
Почтенные
Offline
Точно, бактерии оказывается прокариоты. Теперь буду знать.
 
PantagruelДата: Пятница, 23 Октября 2015, 06:04 | Сообщение # 12
Одмине
Offline
Блин, ведь выходит, они изобрели гребной винт.
 
PantagruelДата: Суббота, 24 Октября 2015, 07:41 | Сообщение # 13
Одмине
Offline
Гребной-то гребной, да вот не лопастной почему-то. Движитель организован по типу архимедова винта.



Очень легко представить себе эволюцию вращающегося жгутика до лопасти, а также формирование двух, трёх или многолопастного варианта. Почему такая эволюция не состоялась - вопрос. Возможно, потому что для реализации более эффективного лопастного варианта необходимо увеличение вращающего момента и наращивание мощности, что связано с увеличением размера двигателя или числа его модулей. Вероятно, природа не смогла реализовать такое укрупнение, или оно не было по каким-то причинам целесообразным.

Даже у более крупных эукариот мы не наблюдаем эволюционирования жгутика в лопасть, а наоборот, наблюдаем отказ от вращающегося вала и реализацию колебания жгутика по другому принципу. Было бы весьма интересно узнать, по какой же причине столь эффективный движитель, как лопастной винт, не был реализован даже при наличии уже готового вращающегося вала. Лично мне кажется, что природа столкнулась здесь не с целесообразностью применения лопастного винта, а со сложностью реализации субатомных процессов на макроуровне и увеличения мощности таких двигателей.

А ведь от лопастного винта до колеса - буквально один шаг, притом довольно простой и не требующий внесения значимых и принципиальных различий в конструкцию, кроме формирования сплошного обода да упрочнения подшипника и подвески. И мне кажется, что если бы природа реализовала всё-таки лопастной винт, это кардинально повлияло бы на формирование типа конечностей у организмов во время выхода их на сушу, и мы скорее всего наблюдали бы множество представителей колёсной фауны.
_
 
АндрейДата: Суббота, 24 Октября 2015, 07:53 | Сообщение # 14
Почтенные
Offline
Вращающийся жгутик удобен тем, что работает не только как движетель, но и как руль. Насчёт колес - колесо удобно там, где есть до чего оттолкнуться и за что зацепиться, т.е. по сути, хорошо там, где сила тяжести нескомпенсирована. День, когда ведомые идеями Пантагрюэля генные инженеры выведут первых колёсных сперматозоидов, станет первым днём Заката Человечества.
 
PantagruelДата: Суббота, 24 Октября 2015, 08:06 | Сообщение # 15
Одмине
Offline
До чего же вы, братцы, заставляете меня регулярно скорбеть о вас и страдать. Ну может, всё же станете как-нибудь совершенствоваться и читать, что же именно пишет собеседник, прежде чем начинать с этим спорить? Может быть, отринуть таки хоть на Строничке ставший уже привычным в других местах принцип "не читал, но осуждаю?". Точнее, "читал по диагонали, не понял нихуя, но осуждаю"? Видать, не суждено сбыться моей светлой мечте при жизни, идеалист я где-то в душе.

Цитата Pantagruel ()
Это и неудивительно, поскольку для микроорганизмов, живущих в толще воды, колесо как движитель пожалуй, неактуально и уступает по эффективности другим типам движителей. Отсюда малая вероятность эволюционирования такого колеса до полноценного.


И между прочим, где ты увидел вообще какие-либо "идеи" с моей стороны? Ведь обсуждаем чисто натуральные, природные механизмы.

А насчёт руля - во-первых, его реализация не представляет вообще никаких проблем и могла быть с лёгкостью осуществлена. А во-вторых, лопастной винт предоставляет бóльшие возможности для рулёжки и вообще, в силу меньших габаритов способствует большей маневренности. Тут имеет значение ещё и то, что жгутиков у многих видов большое количество, и на лбу так сказать и на жопе и по бокам. А современная инженерия лишь не столь давно обосновала эффективность применения подобной компоновки и только начала кое-где воплощать в жизнь многовинтовые системы.
_
 
Строничка » Песочница » Пезделицы » Физис и колесо
  • Страница 1 из 2
  • 1
  • 2
  • »
Поиск: