焦点提醒：永不梗塞的过滤膜？魔鬼鱼开导科学家研制仿生学黑科技 魔鬼鱼开导人类发现新过滤膜？ 来历：奥尼卡水处置立异中间（微旌旗灯号：Organica_Water） 客岁年末，老头子David Attenborough联袂BBC为我们献上了年度巨作——《蓝色星球2》。 《蓝色星球2》封面 | 图源：Amazon 在这出竹苞松茂的记载片里，小编熟悉了很多匪夷所思的新物种。此中有一个表面怪异的海洋动物让小编印象深入，它叫Manta Ray，中文名字是蝠鲼。请谅解小编的目光如豆，在此之前小编真的没听过这个奇异的动物。 一只在泅水的蝠鲼 | 图源：theatlantic.com 或许有读者问，这不就是“魔鬼鱼”吗？实不相瞒，小编对此博古通今。对这些专业的会商，小编找来了一篇来自公家号“NBDIVE”的推文《爱Manta,就来领会它！》，里边的作者根基大将小编讲不清的蝠鲼分类都说清晰了。 小编今天之所以要谈蝠鲼，是由于它或许能处理水处置界的过滤手艺的老迈难问题——滤孔梗塞。 奥尼卡水处置立异中间 魔鬼鱼开导人类发现新过滤膜？ 所谓“具有即公道”，有研究注解蝠鲼是长命的动物，最多能活跨越100年。其翼式体型和将呼吸和进食合二为一的����Ϸapp滤食体例，显示了它物种进化的进步前辈性。蝠鲼寻食的时辰，会张开它庞大的嘴巴，海水流进它们的年夜嘴巴，颠末五对鳃弓(gill arches)上的鳃耙(gill rakers)的过滤，把小小的浮游生物留下，其余的海水又会从鳃裂(gill slits)流走。 蝠鲼的鳃弓 | 图源：STEVE KAJIURA/theatlantic.com 鳃裂 奇异的过滤系统 此刻就职在加州州立年夜学富尔顿分校（California State University at Fullerton) 的Misty Paig-Tran早在十年前就最先研究蝠鲼了。最后她想晓得蝠鲼在泅水的同时城市做甚么。她想过往它们嘴里放个摄像机，但这其实不见效。“蝠鲼很是的矫捷和伶俐，”她说，“它们是脑壳和身型比最年夜的鱼类，并且它们不喜好被打搅。”坚持不懈的她去过三个分歧的天然汗青博物馆去查看蝠鲼标本，她和她的同事特别想晓得蝠鲼截留食品的非凡部位的组织。 她和别的两位研究者将研究功效颁发在9月份的Science Advances上。他们暗示，蝠鲼这类“新奇”的滤食体例，多是开辟更好的工业过滤系统的要害。 《蝠鲼弹跳分手的寻食体例-新型防梗塞的过滤机制》 | 图源：Science Advances “筛网是最多见的过滤器类型。流体中粒径年夜在筛网孔径的颗粒被过滤膜截留。”这个研究陈述的配合作者，俄勒冈州立年夜学的生物学助理传授Jim Strother注释过滤的一般道理。 这些筛网过滤器包罗从厨房的沥水盆到出产超纯水的膜过滤器的各类过滤系统，同时也包罗HVAC系统的纤维空气过滤器，和用在无袋真空吸尘器的旋风过滤等。“不管这些过滤器用处若何，它们的根基机制年夜都不异。”Strother说。 大师都晓得，各类颗粒终究会把滤网堵住，所以需要常常对其进行改换或洁净。但蝠鲼的过滤机制很纷歧样：它们固然天天都过滤着海水，但看起来从没有梗塞的搅扰，但它们也并没有非凡的”反洗装配“的。它们的滤食系统有何奇异的地方呢？ Paig-Tran最先的假定是当水在分开鳃之前先从鳃耙流过。一部门水被导流到这些长得像多米诺骨牌之间的狭小裂缝中，浮游生物被截留在那些裂缝空地里。可是因为鳃耙子的奇妙角度，后续的进流也将这些被截留的浮游生物扫进蝠鲼的喉咙。用行话说，这叫交叉流过滤（cross-flow filtration），而通俗点说，这是个能够自我疏浚的筛子。 Manta birostris （近海蝠鲼）的鳃耙 | 图源：Misty Paig-Tran) 但在Paig-Tran和她的学生Raj Divi以近海蝠鲼（Manta birostris）的鳃耙作为原型建立了一个3D打印的模子进行摹拟尝试以后，之前的假定就被颠覆了。当他们把3D模子放到装有小虾卵的水通道后，他们不雅察到它能够过滤小在多米诺骨牌间隙的颗粒 - 这是他们料想以外的“特技”。 摹拟蝠鲼鳃耙过滤的GIF图 | 图源：James Strother 为了更好地跟踪水流路径和个中颗粒的活动环境，该团队在水流里插手染料进行不雅察。他们留意到当水撞到每一个多米诺骨牌的前端时，它会构成一个漩涡，就像下面视频展现的那样： 当食品颗粒碰到这些旋涡时，它们会加快。 速度的晋升使它们不会滑落到裂缝中。 相反，他们频频地从一块多米诺骨牌跳到下一个的顶部，Paig-Tran将这类现象称为“跳弹分手（ricochet separation）”。这很好地注释了为何蝠鲼“吃饭不塞牙”——当它们高速游动、张开嘴巴的时辰，鳃耙能够主动从水流中提取固体食品，并完成自我清洗。 仿生学利用 "这个陈述理清了蝠鲼的过滤机理。下一步我们将测验考试将它利用到项目系统中。" Strother传授说，“将来此中一个标的目的就是将它用在污水处置上。” 今朝，Paig-Tran和她的团队正在开辟基在蝠鲼鳃布局的过滤器，并已注册了姑且专利。她和俄亥俄托莱多的同事一路合作，但愿能够开辟一个去向淡水中的有毒藻类的系统。别的她也想将这类过滤道理利用到微塑料的去除上。 虽然年夜致道理弄懂了，但明显离第一款项目利用的原型还好长的路要走。祝Paig-Tran和她的团队早日成功。 想领会更多消息的话，能够复制粘贴以下链接下载原文 http://advances.sciencemag.org/content/advances/4/9/eaat9533.full.pdf 参考材料 1.https://www.amazon.com/Blue-Planet-II/dp/B078SXQN39 2.https://www.theatlantic.com/science/archive/2018/08/ocean-protections-can-trigger-preemptive-fishing-frenzies/568747/ 3.https://phys.org/news/2018-09-manta-rays-food-capturing-mechanism-key.html 4.https://www.sciencenews.org/article/manta-rays-have-unusual-mouth-filter-resists-clogging 5.http://advances.sciencemag.org/content/4/9/eaat9533 6.http://www.pnas.org/content/114/36/9510 【奥尼卡水处置立异中间】 从鹿特丹到北京，从布达佩斯到雅加达，分享全球各地情况工作者的小我博客、立异案例和理念。不求高峻上，但求真善美！用跨界思惟让污水处置走进漂亮新世界。
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