Fisika Menengah untuk Kedokteran dan Biologi: Adrianus Kalmijn (1933–2021)

Adrianus Kalmijn, seorang ahli biofisika yang terkenal dengan studinya tentang elektroresepsi pada hiu, meninggal pada 7 Desember 2021, pada usia 88 tahun.

Dalam Bab 9 dari Fisika Menengah untuk Kedokteran dan BiologiRuss Hobbie dan saya mendiskusikan karya Kalmijn.

Kalmijn dkk. menemukan bahwa flounder laut menghasilkan dipol arus 3 × 107 Saya. Air laut dengan resistivitas 0,23 m memberikan medan listrik 2 × 105 V m1 pada jarak 10 cm di depan flounder. Mereka mampu menunjukkan dalam serangkaian eksperimen perilaku yang indah bahwa dogfish (hiu kecil) dapat mendeteksi medan listrik 0,4 m dari dipol arus 4 × 107 A m, sesuai dengan medan listrik 5 × 107 V m1. Ikan akan menggigit elektroda, mengabaikan sumber bau terdekat. bidang 104 V m1 akan menimbulkan respon yang mengejutkan. Bidang sebesar menyebabkan respons fisiologis.

Halaman pertama Kalmijn, AJ (1977) Indera listrik dan magnet dari hiu, sepatu roda, dan pari.  Oceanus 20:45-52, ditumpangkan pada Fisika Menengah untuk Kedokteran dan Biologi.
Kalmijn, AJ (1977) Listrik dan
indera magnet hiu, sepatu roda,
dan sinar. Oceanus 20:45–52.

Makalah favorit saya oleh Kalmijn adalah

Kalmijn, AJ (1977) Rasa listrik dan magnet dari hiu, sepatu roda, dan pari. Oceanus 20:45–52.

Di bawah ini adalah kutipan.

Selama musim panas 1976, kami belajar dari pancing rawai di Cape Cod bahwa dogfish yang halus Mustelus secara teratur mengunjungi perairan dangkal Vineyard Sound dalam perjalanan makan malamnya. Hiu pemangsa ini adalah pengunjung musim panas, tiba di Woods Hole pada bulan Mei dan berangkat ke Selatan lagi pada akhir Oktober atau tidak lama kemudian. Ini adalah pemburu bawah aktif, memangsa ikan kecil serta krustasea dan hewan invertebrata lainnya. Betina mencapai panjang rata-rata 115 sentimeter; jantan sedikit lebih kecil. Dogfish halus benar-benar hidup; yang baru lahir berukuran 29 hingga 37 sentimeter.

Untuk mengamati perilaku makan hiu, kami bekerja dari rakit karet tiup (Zodiac Mark II) yang bebas dari logam apa pun di bawah permukaan air. Di stasiun di perairan sedalam 2,5 hingga 3,0 meter di atas hamparan pasir tanpa rumput laut, kami menarik hiu dengan memeras ikan haring cair melalui tabung Tygon panjang yang mengalir dari rakit ke dasar laut. Tabung chumming Tygon dipasang pada garis polipropilen, digantung dari pelampung styrofoam dan direntangkan di atas dasar laut di antara dua pipa polivinil yang ditambatkan di blok cinder profil rendah (Gambar 3). Mulai setelah gelap, kami menerangi area tersebut dengan lampu bawah air 100 watt yang dioperasikan dengan baterai. Untuk memecahkan permukaan air, kami menggunakan kotak kaca bawah kaca yang diamankan di belakang buritan rakit.

Dua pasang elektroda jembatan garam yang diisi agar-agar diikat ke garis polipropilen dan ditempatkan di atas pasir, satu di kedua sisi sumber bau dan 30 sentimeter darinya. Colokan bawah air Mekka dengan pin baja tahan karat dan kabel integral menghubungkan tabung jembatan garam Silastic sepanjang 30 hingga 90 sentimeter ke peralatan listrik yang dipasang di rakit karet. Penggunaan sumber arus konstan secara virtual menghilangkan efek merugikan dari polarisasi pada antarmuka baja tahan karat/air laut. Dari rakit, kita dapat dengan mudah memvariasikan kekuatan medan dan memilih pasangan elektroda yang akan diberi energi, pasangan lainnya berfungsi sebagai kontrol. Momen dipol arus searah yang diterapkan berkisar antara 1 hingga 8 mikroamper × 5 sentimeter (arus dipol × jarak antar elektroda), kira-kira sesuai dengan medan bioelektrik mangsa kecil pada resistivitas air laut 20,0 hingga 20,5 ohm·sentimeter dan suhu 19 hingga 22 derajat Celcius.

Setelah memasuki area tersebut, dogfish yang halus mulai dengan panik mencari di atas pasir, tampaknya berusaha mencari sumber bau. Hiu muda dan dewasa diamati, kadang-kadang sendirian, kadang-kadang dalam kelompok dua hingga lima orang. Baik rakit maupun cahaya bawah air tampaknya tidak mengganggu mereka. Yang paling menarik, ketika mendekati sumber bau, hewan-hewan itu tidak menggigit pada pembukaan tabung chumming tetapi dari jarak hingga 25 sentimeter berbelok tajam ke elektroda arus, dengan kejam menyerang mangsa yang disimulasikan secara elektrik. Setelah mematahkan tali dengan gigi mereka tepat di posisi elektroda, hiu biasanya mencoba untuk merobeknya—dan suatu malam mereka berhasil. Ketika arus dialihkan ke pasangan elektroda lainnya, hewan-hewan itu melepaskan, berputar-putar sebentar, dan menyerang lagi, tetapi pada elektroda di sisi lain dari sumber bau. Pada tingkat yang lebih rendah saat ini, hiu terus merespons, meskipun dari jarak yang semakin pendek.

Pengamatan ini secara meyakinkan menunjukkan bahwa hiu yang termotivasi oleh bau mampu mendeteksi dan mengambil mangsa dengan menggunakan indra listrik mereka secara eksklusif, tidak hanya di bawah kondisi laboratorium yang terkontrol dengan baik, tetapi juga di habitat laut mereka yang lebih bising secara elektrik.

Anda dapat menemukan obituari Kalmijn di situs web Scripps Institution of Oceanography. Ini menyatakan

Anggota keluarga mengingat Kalmijn sebagai pria renaisans dan maverick. Pekerjaannya adalah gairahnya. Dia menetapkan standar integritas yang sangat tinggi dalam pekerjaannya dan mencari kebenaran, akurasi, dan wawasan ilmiah.

Sebagai seorang ilmuwan, Anda tidak bisa meminta lebih dari itu.

BACA JUGA :  Fisika kesehatan usus dan otak » Fisika MIT

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *