गमन के तरीके और दक्षता

तैरने, उड़ने और दौड़ने में से प्रत्येक के अपने भौतिकी और ऊर्जा लागत क्यों होती है, और एक स्थान से दूसरे स्थान पर जाने का एक तरीका दूसरे की तुलना में सस्ता क्यों होता है।

Definition

गमन के तरीके वे विशिष्ट तरीके हैं जिनसे जानवर स्वयं को आगे बढ़ाते हैं — मुख्य रूप से तैरना, उड़ना और स्थलीय गमन — और गमन दक्षता यह है कि प्रत्येक तरीका किसी जानवर को कितनी किफायती रूप से गतिमान करता है, जिसे आमतौर पर परिवहन की लागत के रूप में व्यक्त किया जाता है, जो प्रति इकाई शरीर द्रव्यमान को प्रति इकाई दूरी तक ले जाने के लिए आवश्यक ऊर्जा है।

Scope

यह विषय पशुओं के गमन के प्रमुख तरीकों और उनकी ऊर्जा दक्षता को शामिल करता है: तैरना और पानी में गति करने का खिंचाव, उड़ना और उत्थापन का उत्पादन, स्थलीय गमन और चालों का उपयोग, और परिवहन की लागत के माध्यम से इन तरीकों की तुलना। यह बताता है कि माध्यम, शरीर का आकार और गति किसी दी गई दूरी की यात्रा के लिए आवश्यक ऊर्जा को कैसे निर्धारित करते हैं और प्रत्येक तरीका अपनी परिस्थितियों में कुशल क्यों होता है। कवरेज तुलनात्मक और यांत्रिक है।

Core questions

• तैरने, उड़ने और दौड़ने में कौन सी भौतिक शक्तियाँ हावी होती हैं?
• गमन की ऊर्जा दक्षता को कैसे मापा और तुलना किया जाता है?
• जानवर अलग-अलग गति पर अलग-अलग चालों का उपयोग क्यों करते हैं?
• माध्यम और शरीर का आकार यह कैसे निर्धारित करते हैं कि गति का कौन सा तरीका सबसे सस्ता है?

Key theories

गमन के तरीकों में परिवहन की लागत

प्रति इकाई शरीर द्रव्यमान को प्रति इकाई दूरी तक ले जाने की ऊर्जा तैरने, उड़ने और दौड़ने के बीच व्यवस्थित रूप से भिन्न होती है, जिसमें तैरना आमतौर पर सबसे सस्ता और दौड़ना प्रति दूरी सबसे महंगा होता है, और प्रत्येक तरीके के भीतर शरीर के आकार के साथ घटता जाता है।

किफायत द्वारा चाल का चयन

स्थलीय जानवर चलने, सरपट दौड़ने और सरपट दौड़ने जैसी चालों के बीच उन गतियों पर स्विच करते हैं जहाँ प्रत्येक सबसे किफायती हो जाती है, जो गति के साथ गमन के बदलते यांत्रिकी और ऊर्जा उपयोग को दर्शाती है।

Mechanisms

गमन का प्रत्येक तरीका विभिन्न शक्तियों से जूझता है। तैराकों को पानी के खिंचाव और घनत्व को दूर करना होता है और तरंग या उपांगों द्वारा प्रणोद उत्पन्न करना होता है, जिससे परिवहन की कम लागत प्राप्त होती है क्योंकि पानी उनके वजन का समर्थन करता है। उड़ने वालों को हवा में रहने के लिए उत्थापन के साथ-साथ आगे बढ़ने के लिए प्रणोद भी उत्पन्न करना होता है, जिससे उड़ान शक्तिशाली होती है, लेकिन प्रति दूरी, लंबी यात्रा करने वाले जानवरों के लिए मध्यम रूप से किफायती होती है। स्थलीय जानवर गुरुत्वाकर्षण के विरुद्ध अपने वजन का समर्थन करते हैं और प्रत्येक कदम के साथ अपने अंगों और शरीर को त्वरित और मंदित करते हैं, जिससे दौड़ना अपेक्षाकृत महंगा हो जाता है, हालांकि लोचदार ऊर्जा भंडारण और चाल का चुनाव खर्च को कम करता है। परिवहन की लागत के साथ तरीकों की तुलना से पता चलता है कि, किसी दिए गए शरीर के आकार के लिए, तैरना आमतौर पर सबसे सस्ता और दौड़ना सबसे महंगा होता है, और यह कि बड़े जानवर प्रत्येक तरीके के भीतर प्रति इकाई द्रव्यमान अधिक किफायती रूप से चलते हैं। ये पैटर्न बताते हैं कि जानवर विशेष माध्यमों और यात्रा दूरियों के लिए क्यों अनुकूलित होते हैं।

Clinical relevance

गमन दक्षता का तुलनात्मक अध्ययन गति, चाल और व्यायाम की ऊर्जा लागत की समझ को सूचित करता है और कुशल वाहनों और रोबोटों के डिजाइन का मार्गदर्शन करता है। यह प्रविष्टि शैक्षिक संदर्भ सामग्री है और चिकित्सा मार्गदर्शन प्रदान नहीं करती है।

History

श्मिट-नील्सन और टेलर के जानवरों और तरीकों में गमन की ऊर्जा लागत के मापन ने परिवहन-लागत ढांचे की स्थापना की, टकर के उड़ान ऊर्जा विज्ञान के अध्ययनों ने उड़ान की लागत को निर्धारित किया, और अलेक्जेंडर के चाल और गतिशील समानता के विश्लेषणों ने समझाया कि जानवर वैसे क्यों चलते हैं जैसे वे चलते हैं।

Key figures

• Knut Schmidt-Nielsen
• Robert McNeill Alexander
• Charles Richard Taylor
• Vance Tucker

Seminal works

• schmidtnielsen1997
• alexander2003
• hill2016

Frequently asked questions

आस-पास जाने का कौन सा तरीका सबसे अधिक ऊर्जा-कुशल है?

किसी दिए गए शरीर के आकार के लिए, तैरने में आमतौर पर परिवहन की सबसे कम लागत होती है क्योंकि पानी जानवर के वजन का समर्थन करता है, जबकि दौड़ना प्रति तय की गई दूरी सबसे महंगा होता है।

जानवर गति बढ़ने पर चाल क्यों बदलते हैं?

प्रत्येक चाल गति की एक निश्चित सीमा पर सबसे किफायती होती है, इसलिए जानवर चलने से सरपट दौड़ने और सरपट दौड़ने में उन बिंदुओं पर स्विच करते हैं जहाँ नई चाल कम ऊर्जा का उपयोग करती है।