Istantanee di una coppia di dimenatori che eseguono oscillazioni accoppiate sopra la parete di fondo. Le simulazioni hanno utilizzato i parametri α=0.8α=0.8 e r0 /Rα=0,16. Credito:The European Physical Journal E (2022). DOI:10.1140/epje/s10189-022-00183-5
La comprensione del raggruppamento e del movimento dei micronuotatori ha una vasta gamma di applicazioni, dalla salute umana all'affrontare i problemi ecologici.
I micronuotatori sono entità biologiche che vanno dallo sperma al fitoplancton ai batteri, il che significa che il loro studio può avere implicazioni per campi scientifici diversi come la salute umana e l'ecologia.
Un nuovo articolo pubblicato sull'European Physical Journal E esamina la dinamica dei micronuotatori sotto gravità. È scritto da un team dell'Institute for Theoretical Physics presso il Berlin Institute of Technology:Felix Rühle, Arne W. Zantop e Holger Stark.
"Il mio supervisore, il professor Holger Stark e il nostro team sono da tempo interessati al comportamento collettivo dei micronuotatori", afferma Rühle. "In questo campo, i modelli formati da organismi biologici, come alghe e batteri, sono noti come bioconvezione."
Ad esempio, Rühle indica macchie di alghe nell'oceano che possono essere un problema ecologico.
Il team si concentra sugli squirmers — un modello per un micronuoto sferico che nuota nel flusso di Stokes — per identificare diversi stati dinamici per tali sistemi.
"Per questo progetto, eravamo interessati a un tipo specifico di formazione del modello che avviene sotto gravità — i nuotatori si riorientano a vicenda mediato dal campo di flusso che creano nel fluido", continua Rühle. "Ma, allo stesso tempo, hanno la tendenza a puntare verso l'alto — antiparallelo alla gravità. Il movimento diretto da una combinazione di questi effetti è chiamato girotassi e mostriamo come e quando si formano ammassi in queste condizioni in simulazioni numeriche. "
Sebbene la bioconvezione possa avere molte possibili cause, come la diffusione di ossigeno, l'accesso alla luce solare o flussi turbolenti, Rühle spiega che le simulazioni del team mostrano che due "ingredienti" sono sufficienti per la formazione di ammassi. Si tratta di interazioni gravitazionali e idrodinamiche con la forza della coppia gravitazionale di riorientamento — che deriva dal fatto che il centro di massa è al di sotto del centro geometrico , che controlla la dimensione degli ammassi.
"Questa intuizione migliora la nostra comprensione dei modelli biologici in generale", conclude Rühle. + Esplora ulteriormente
