Informatie

Luchtbel in gepekeld ei


Ik ben een complete beginner in biologie. Dit is gewoon een vraag die opkwam tijdens de warming-up van zaterdagavond en er is geen betere plek om antwoorden te krijgen :)

Dus, zoals waarschijnlijk de meesten van jullie weten, als je wilt beslissen of een ei bedorven/bedorven/aangekoekt is, doe je het gewoon in een kom gevuld met koud water en wat zout.

Als het ei op de bodem van de kom blijft liggen, is het goed. Als het naar de top van het water drijft, is het verrot / vertroebeld.

Ik stel me voor dat het ei drijft omdat er een luchtbel in het rotte ei zit.

Maar hoe zou die luchtbel in het ei komen?


Eierschalen zien eruit alsof ze stevig zijn, maar in feite zijn ze gevuld met kleine poriën waardoor lucht kan en zal diffunderen.

… tot het moment dat er interne pipping plaatsvindt, wanneer de longventilatie wordt gestart, is er ongeveer 20 liter (O2 + CO2 + waterdamp) door 10.000 poriën van een ei van 80 g gegaan.

-- Poriën en gasuitwisseling van vogeleieren: een overzicht.

Een typisch kippenei van 60 g heeft ongeveer 10.000 poriën, elk met een functionele doorsnede van 150-200 m ^ 2; daarom is het totale porieoppervlak ongeveer 1,5-2 mm ^ 2.

--Gasuitwisseling in vogelembryo's en jongen

Je vroeg alleen naar kippeneieren, maar kippen hebben het vrij gemakkelijk in vergelijking met veel andere vogelsoorten. Struisvogeleieren hebben bijvoorbeeld een veel groter volume tot oppervlakte, wat betekent dat uitwisseling minder effectief is. Een manier waarop struisvogels kunnen compenseren, is door eieren bij lagere temperaturen te broeden, waardoor de zuurstofbehoefte wordt verminderd; belangrijker en gerelateerd is dat de incubatietijd relatief langzamer is voor vogels met grote eieren. Vogels op grote hoogte hebben een grotere totale poriegrootte en passen zich aan aan de verminderde O2-druk.

Eigenlijk is wateruitwisseling een ernstiger probleem dan zuurstofuitwisseling. Het ei moet waterverlies opvangen (niet te veel, niet te weinig), en hoe meer gasuitwisseling, hoe meer waterverlies. Dienovereenkomstig leggen vogels die zijn aangepast aan verschillende vochtigheidsgraden eieren met verschillende gasuitwisselingscapaciteiten (grotendeels veranderende poriedichtheden); vogels in zeer droge omgevingen, zoals meeuwen in de Atacama-woestijn in Chili, hebben een zeer lage gas- en wateruitwisseling, tot het punt waarop hun ontwikkelende kuikens relatief hypoxisch zijn:

--Gereduceerde zuurstofdiffusie over de schaal van grijze meeuw (Larus Modetus) eieren.


Naarmate een ei ouder wordt, wordt het steeds minder dicht en dit is een natuurlijk gevolg van de ontwikkeling van het embryo. Als een ei besmet raakt met bacteriën, wordt het ook minder dicht. De reden hiervoor is dat naarmate de inhoud van het ei zich ontwikkelt (of ontbindt, al naar gelang het geval) gassen worden geproduceerd. Deze gassen lossen op in vloeistoffen van het ei en migreren vervolgens uit het ei naar de omgeving.


Ik zou de termen "verrot/verpest" niet gebruiken. De test die u beschrijft is een eenvoudige keukentest om te bepalen of eieren "oud" versus "vers" zijn (vóór de dagen van koeling). Verse eieren zinken, oude eieren blijven drijven. Dit komt omdat alle eieren aan het stompe uiteinde een "luchtbel" hebben (vermoedelijk voor het kuiken om te ademen tijdens het uitkomen). Naarmate het ei ouder wordt, zal deze bel in de loop van de tijd groter worden door eenvoudige uitdroging (vochtverlies).

U kunt de test proberen met verse versus verlopen eieren van de markt. Je zult merken dat er nog veel meer zullen drijven als ze weken voorbij hun houdbaarheidsdatum zijn, maar ze zijn zeker niet verrot/verpest en sommige mensen zullen ze nog steeds gebruiken. Het is meer een test voor de voorzichtige persoon om mogelijke gezondheidsrisico's van oudere eieren te vermijden. Een rot/gebakken ei zal door bacteriegroei de karakteristieke "rotte eieren" geur afgeven.


Luchtbel in het ei - Biologie

De oostelijke dobsonfly, Corydalus cornutus (Linnaeus), is een van onze grootste niet-lepidoptera-insecten. De larven, bekend als hellgrammites, zijn de beste ongewervelde roofdieren in rotsachtige stromen waar ze voorkomen. Volwassen mannelijke dobsonflies zijn bijzonder spectaculair vanwege hun grote sikkelvormige kaken (kaken). Er zijn in totaal dertig soorten Corydalus (Contreras-Ramos 1997), voornamelijk uit Zuid-Amerika. Naast de oostelijke dobsonfly, Corydalus cornutus, zijn er drie dobsonflies van het geslacht Corydalus in het westen van de V.S. Voor de eenvoud zal de term "dobsonfly" in de rest van deze publicatie verwijzen naar de oostelijke dobsonfly, Corydalus cornutus.

Figuur 1. Mannelijke en vrouwelijke oostelijke dobsonflies, Corydalus cornutus (Linnaeus), met verschillen in kaken en antennes. Foto door Lyle J. Buss, Universiteit van Florida.

Distributie (Terug naar boven)

De dobsonfly wordt gevonden in het grootste deel van het oosten van Noord-Amerika, ten oosten van de Continental Divide van Canada tot Mexico, in de buurt van stromende beekjes die leefgebied bieden voor zijn larven.

Beschrijving (Terug naar boven)

Eieren: Dobsonfly-eieren zijn grijs, cilindrisch en iets minder dan 1,5 mm lang en 0,5 mm breed. Ze worden gelegd in clusters (ongeveer 2 cm in diameter) met een gemiddelde van ongeveer 1.000 eieren/cluster (Baker en Neunzig 1968, Mangan 1992.). De eieren zijn gerangschikt in drie lagen en de eimassa wordt bedekt met een heldere vloeistof door een borstelende beweging van de punt van de buik van het vrouwtje. De heldere vloeistof droogt op tot een witte kleur. Oppervlakkig gezien lijken de eimassa's op grote vogelpoep.

Figuur 2. Oosterse dobsonfly, Corydalus cornutus (Linnaeus), eiermassa met "penseelstreken" van witte coating. Foto door D. W. Hall, Universiteit van Florida.

Larve: Dobsonfly-larven (75 tot 90 mm lang) zijn lichtbruin en verdonkerd door een bedekking van donkerbruine microspines (Neunzig en Baker 1991). De thoracale segmenten zijn bedekt met verharde, zwarte tergieten (dorsale platen).

Abdominale segmenten 1 tot en met 8 hebben laterale tactiele filamenten die functioneren om ze te beschermen tegen elkaar en tegen andere kleine roofdieren (Neunzig en Baker 1991), en segmenten 1 tot en met 7 hebben elk een paar ventro-laterale bosjes tracheale kieuwen die opgeloste zuurstof absorberen (Barclay et al. 2005, Hoover et al. 1988). Naast de tracheale kieuwen hebben larven ook spiracles waardoor ze zowel in als uit het water kunnen ademen. Er zijn twee buikpoten aan het uiteinde van de buik - elk met een dorsaal filament en een paar eindhaken om de larven te helpen zichzelf aan het substraat te verankeren. De kaken zijn krachtig en zwaar gesclerotiseerd.

Figuur 3. Larve van de oostelijke dobsonfly, Corydalus cornutus (Linnaeus). Foto door J.F. Butler, Universiteit van Florida.

poppen: Dobsonfly-poppen zijn exaraat (de zich ontwikkelende vleugels, poten, antennes en monddelen zijn alleen aan hun proximale uiteinden bevestigd) en geeloranje van kleur met donkere vlekken op het dorsum van de buik. Ze zijn bedekt met kleine setae. Mannelijke poppen hebben een klein knobbeltje op het borstbeen van de prothorax en hebben iets grotere kaken en bredere kopcapsules dan vrouwtjes (Mangan 1994), maar de kaken van de seksen zijn niet duidelijk dimorf zoals bij de volwassenen. Parfin (1952) rapporteerde dat de lange kaken van het mannetje als een accordeon zijn opgevouwen in het exoskelet van de pop.

Figuur 4. Pop van de oostelijke dobsonfly. Corydalus cornutus (Linnaeus). Foto door D. W. Hall, Universiteit van Florida.

volwassenen: Volwassen dobsonflies zijn grote insecten, 100 tot 140 mm (Arnett 2000), met grote vleugels waarvan de ordenaam Megaloptera (grote vleugel) is afgeleid. Het vrouwtje heeft korte krachtige kaken die qua grootte vergelijkbaar zijn met die van de larve en is in staat om met haar beet bloed op te nemen. Het mannetje heeft lange, sikkelvormige kaken (tot 40 mm lang) en is niet in staat een pijnlijke beet toe te brengen.

Figuur 5. Volwassen vrouwelijke oostelijke dobsonfly, Corydalus cornutus (Linnaeus). Foto door Lyle J. Buss, Universiteit van Florida.

Figuur 6. Volwassen mannelijke oostelijke dobsonfly, Corydalus cornutus (Linnaeus). Foto door Lyle J. Buss, Universiteit van Florida.

Figuur 7. Volwassen mannelijke oostelijke dobsonfly, Corydalus cornutus (Linnaeus), met gespreide vleugels. Foto door Lyle J. Buss, Universiteit van Florida.

Levenscyclus en biologie (Terug naar boven)

Dobsonfly-eieren komen in 1 tot 2 weken uit en altijd 's nachts. De pas uitgekomen hellgrammieten worden vaak ondersteund door een luchtbel en drijven of zwemmen totdat ze een geschikte plaats voor larvale ontwikkeling bereiken - meestal een snelstromend deel van de stroom met een rotsachtige bodem.

Figuur 8. Oosterse dobsonfly, Corydalus cornutus (Linnaeus), Hellgrammite-habitat - Santa Fe River (droog seizoen), Alachua County, Florida. Foto door D. W. Hall, Universiteit van Florida.

De hellgrammieten leven onder stenen of soms op haken en ogen waar ze zich voeden met een verscheidenheid aan insecten met een zacht lichaam (vaak onvolwassen van net-spinnende caddisflies en blackflies) (McCafferty en Provonsha 1983). In gevangenschap voeden ze zich met muggenlarven of commercieel aquariumvisvoer zoals gevriesdroogde tubifex-wormen of visvoervlokken (Hoover et al 1988). Helgrammieten vervellen (vervellen hun exoskeletten) 10 tot 12 keer en hebben een tot drie jaar nodig om hun ontwikkeling te voltooien.

Wanneer ze klaar zijn om te verpoppen, verlaten hellgrammieten het water en kunnen ze dicht bij het water verpoppen of tot 15 meter of meer reizen op zoek naar een geschikte plaats voor verpopping (Mangan 1994) - meestal onder een rots, boomstam of een soort puin dat dient om een ​​vochtige omgeving te behouden. Exodus uit het water van volgroeide hellgrammieten op een bepaalde locatie is redelijk synchroon (binnen een paar dagen). Voshell (2002) stelt dat lokale bewoners langs de rivieren van Virginia melden dat onweer de opkomst van de hellgrammites veroorzaakt - een fenomeen dat plaatselijk bekend staat als "thellgrammite crawling". Er wordt aangenomen dat het gedrag wordt gestimuleerd door de trillingen van de donder.

Bij het bereiken van een geschikte plaats voor verpopping, graaft de hellgrammiet typisch een cel in de grond met zijn poten en monddelen en maakt het interieur glad door de zijkanten van zijn lichaam tegen de wand van de cel te drukken. Hellgrammieten hebben geen zijdeklieren, daarom is er geen zijde of cocon die de cel bekleedt. Na een tot 14 dagen in de cel te hebben doorgebracht als een prepop, werpt de hellgrammite zijn exoskelet af om een ​​pop te worden. Het popstadium duurt zeven tot veertien dagen, waarna de volwassene tevoorschijn komt en zich een weg uit de cel graaft.

Volwassen dobsonflies zijn van korte duur (ongeveer drie dagen voor mannen en acht tot tien dagen voor vrouwen). Over het algemeen wordt aangenomen dat ze zich niet in de natuur voeden, maar Parfin (1952) heeft gemeld dat ze in gevangenschap een 3:1-mengsel van honingwater zullen nemen. Ze meldt ook dat verschillende entomologen ze hebben verzameld bij fermenterend aas dat op boomstammen is geschilderd. De volwassenen zijn 's nachts actief en worden sterk aangetrokken door licht. Anders brengen ze het grootste deel van hun tijd door in dichte vegetatie in de buurt van beekjes.

Parfin (1952) en Simonsen et al. (2008) hebben gedetailleerde beschrijvingen gegeven van het paargedrag van dobsonflies. Als onderdeel van het preparingsritueel plaatsen mannetjes hun langwerpige kaken op de vleugels van de vrouwtjes loodrecht op de as van de vleugels van het vrouwtje. De kaken van het mannetje functioneren ook in steekspel met rivaliserende mannetjes. Er werd echter niet waargenomen dat mannetjes de vrouwtjes vastgrepen, zoals gerapporteerd in oudere literatuur.

Vrouwtjes leggen hun eieren op oppervlakken die over het water hangen, zoals bruggenhoofden en de bladeren, takken of stammen van bomen (Mangan 1992). De eimassa's zijn niet willekeurig verdeeld, maar hebben de neiging om in vlekjes voor te komen - wat de mogelijkheid van een ovipositieferomoon suggereert (Mangan 1992).

Figuur 9. Patch van oostelijke dobsonfly, Corydalus cornutus (Linnaeus), eiermassa's op bladeren van rode esdoorn. Foto door D. W. Hall, Universiteit van Florida.

Mangan (1992) presenteerde bewijs dat de witte bedekking van de eiermassa de eieren helpt beschermen tegen oververhitting. Het is ook mogelijk dat de omhulling een functie heeft om de eieren te beschermen tegen predatie.

Dobsonflies zijn nuttige insecten en moeten worden geconserveerd. Hellgrammites worden door vissers gewaardeerd als aas (met name voor smallmouth-bas) en zijn in sommige gebieden te koop bij aaswinkels. Vanwege de inspanning die nodig is om ze te verzamelen, zijn ze vrij duur in aanschaf. Daarom kunnen ze onderhevig zijn aan overexploitatie en is hun collectie voor verkoop in sommige staten gereguleerd. Hoewel Hellgrammites geweldig aas zijn, worden ze zelden gevonden in de magen van vissen - waarschijnlijk omdat ze het grootste deel van hun tijd onder rotsen doorbrengen waar ze onbereikbaar zijn.

Hellgrammieten zijn meestal te vinden in relatief niet-verontreinigd water. Daarom kunnen ze waardevol zijn in biomonitoringstudies (Voshell 2002). Misschien is hun grootste waarde misschien wel hun bijdrage aan de biodiversiteit in hun habitat als roofdieren.

Geselecteerde referenties (Terug naar boven)

  • Arnett Jr. RH. 2000. American Insects: een handboek van de insecten van Amerika ten noorden van Mexico. CRC Pers. Boca Raton, Florida. 1003 blz.
  • Contreras-Ramos A. (1997). Corydalus. Tree of Life webproject. http://www.tolweb.org/Corydalus (9 februari 2019)
  • Baker JR, Neunzig HH. 1968. De eiermassa's, eieren en larven van het eerste stadium van de oostelijke Noord-Amerikaanse Corydalidae. Annalen van de Entomologische Vereniging van Amerika 61: 1181-1187.
  • Barclay A, Portman RW, Hill PSM. 2005. Tracheale kieuwen van de dobsonfly-larven of hellgrammite Corydalus cornutus L. (Megaloptera: Corydalidae). Tijdschrift van de Kansas Entomologische Vereniging 78: 181-185.
  • Hoover JJ, Gage KL, Paulissen MS. 1988. Hellgrammite-ademhaling - de rol van temperatuur in de fysiologie van ectotherm. De Amerikaanse biologieleraar 50: 39-42.
  • Mangan BP. 1992. Ovipositie van de dobsonfly (Corydalus cornutus, Megaloptera) aan een grote rivier. American Midland Naturalist 127: 348-354.
  • Mangan BP. 1994. Verpopping ecologie van de dobsonfly Corydalus cornutus (Corydalidae: Megaloptera) langs een grote rivier. Tijdschrift voor zoetwaterecologie 9: 57-62.
  • McCafferty WP Provonsha AV. 1983. Aquatische entomologie: de geïllustreerde gids van de visser en ecoloog voor insecten en hun verwanten. Jones en Bartlett Publishers, Inc. Portola Valley, Californië. 448 blz.
  • Neunzig HH Baker JR. Bestel Megaloptera. 1991. In Stehr, FW, redacteur. Onvolwassen insecten, Vol. 2. Kendall/Hunt Publishing Company. Dubuque, Iowa. blz. 112-122.
  • Parfin S. 1952. Opmerkingen over de bionomie van Corydalus cornutus (Lijn), Chauliodes rastricornis Rambur, C. pectinicornis (Linne) en Neohermes sp. American Midland Naturalist 47: 426-434.
  • Simonsen TJ, Dombroskie JJ, Lawrie DD. 2008. Gedragswaarnemingen op de dobsonfly, Corydalus cornutus (Megaloptera: Corydalidae) met fotografisch bewijs van het gebruik van de langwerpige onderkaken bij de man. Amerikaanse entomoloog 54: 167-169.
  • Voshell Jr. 2002. A Guide to Common Zoetwaterinvertebraten van Noord-Amerika. De McDonald & Woodward Publishing Company. Blacksburg, Virginia. 442 blz.

Auteur: Donald W. Hall, Universiteit van Florida
Foto's: Jerry F. Butler, Lyle J. Buss en Donald W. Hall, Universiteit van Florida
Webdesign: Don Wasik, Jane Medley
Publicatienummer: EENY-414
Publicatiedatum: juli 2007. Laatste herziening: maart 2016. Herzien: februari 2019.

Een instelling voor gelijke kansen
Editor en coördinator van aanbevolen wezens: Dr. Elena Rhodes, Universiteit van Florida


Luchtbel in het ei - Biologie

De Salvinia-kever, Cyrtobagous salviniae (Calder & Sands) (Figuur 1), is een onder water (onderwater) plantenetend insect afkomstig uit Brazilië (Calder en Sands 1985). Dit insect voedt zich met de invasieve waterplanten Salvinia molesta Mitchell en Salvinia minima (Bakker). Dit insect is een effectief klassiek biologisch bestrijdingsmiddel dat in verschillende landen wordt gebruikt om de invasieve reuzensalvinia te bestrijden, Salvinia molesta. Voeren door Cyrtobagous salviniae larven en volwassenen doden de invasieve waardplanten en herstellen recreatieve, landbouwkundige en ecosysteemfuncties in aquatische systemen. In de Verenigde Staten is het insect gecrediteerd voor het bestrijden van Salvinia minima in Florida (Jacono et al. 2001) en veroorzaakte de achteruitgang van Salvinia molesta in Texas en Louisiana (Tipping et al. 2008).

Figuur 1. Volwassen Cyrtobagous salviniae (Calder & Sands) op zijn waardplant in het water, Salvinia molesta (Mitchell). Foto door Katherine Parys, USDA-ARS, Bugwood.org.

Distributie (Terug naar boven)

Cyrtobagous salviniae is inheems in het zuiden van Brazilië. Het komt nu echter voor in ten minste 17 andere landen, waaronder Australië, Papoea-Nieuw-Guinea, Sri Lanka, Zuid-Afrika en de Verenigde Staten (Winston et al. 2014). Het insect is met opzet in deze landen geïntroduceerd als klassieke biologische bestrijder van het invasieve wateronkruid, Salvinia molesta (Room et al. 1981, Cilliers 1991, Tipping et al. 2008, Russell et al. 2017). In de Verenigde Staten, Cyrtobagous salviniae werd geïntroduceerd in Texas en Louisiana vanuit Brazilië in een project dat in 1999 begon voor het beheer van Salvinia molesta. Florida heeft een gevestigde adventieve populatie van Cyrtobagous salviniae, die waarschijnlijk in de jaren zestig of eerder werd geïntroduceerd (Kissinger 1966). Het is nu aanwezig in meer dan 77% van de waterlichamen van Florida, wat resulteert in de controle van: Salvinia minima (Jacono et al. 2001).

Beschrijving (Terug naar boven)

Volwassen en onvolwassen levensfasen van deze kever zijn te vinden op Salvinia molesta of Salvinia minima boven en onder het wateroppervlak. Interessant is dat deze insecten onder water kunnen ademen door een luchtbel (een plastron genaamd) die ze creëren en aan de onderkant van hun lichaam hechten (Forno et al. 1983, Russell et al. 2016).

Eieren: De eieren van Cyrtobagous salviniae worden afzonderlijk afgezet op de bladeren of wortelstokken (ondergrondse of ondergrondse stengels) van Salvinia molesta of Salvinia minima. Eieren zijn elliptisch, melkwit en hebben een afmeting van 0,5 bij 0,2 mm (Figuur 2).

Figuur 2. Ei van Cyrtobagous salviniae (Calder & Sands). Foto door Alana Russell, LSU AgCenter.

Larven: De larven van Cyrtobagous salviniae vijf stadia of ontwikkelingsstadia ondergaan. Larven groeien in grootte van een 1 mm lang eerste stadium tot een 2.6 mm lang vijfde stadium. Hun kleur is melkwit met een duidelijk verhard, donkerbruin kopkapsel (figuur 3). Vroege stadia voeden zich met nieuwe bladknoppen van Salvinia molesta of Salvinia minima, terwijl latere stadia in de wortelstok boren en zich intern voeden met nieuwe wortelstokken. Volwassen larven ontwikkelen zich tot een rustend popstadium, waarin ze veranderen in volwassen kevers.

Figuur 3. larven van Cyrtobagous salviniae (Calder & Sands) op het vijfde, derde en eerste stadium. Foto door Alana Russell, LSU AgCenter.

poppen: De poppen van Cyrtobagous salviniae meet 2 mm bij 2,6 mm en blijf in een gesloten cocon gemaakt met Salvinia molesta of Salvinia minima wortels. Ze verpoppen onder water in wortelstokken van Salvinia molesta of Salvinia minima.

Figuur 4. pop van Cyrtobagous salviniae (Calder & Sands). Foto door Alana Russell, LSU AgCenter.

Volwassen: de volwassenen van Cyrtobagous salviniae zijn 2 tot 3,5 mm lang en zijn bruin gedurende de eerste vijf dagen na opkomst voordat ze voor de rest van hun leven glanzend zwart worden. Net als bij andere soorten snuitkevers, hebben ze verharde voorvleugels (de zogenaamde elytra) en vliezige achtervleugels die worden gebruikt voor de vlucht, samen met een lange snuit op hun hoofd (Figuur 5). De antennes en kauwmonddelen bevinden zich aan de top van het rostrum (snuit), zoals weergegeven in figuur 5.

Figuur 5. volwassen van Cyrtobagous salviniae (Calder & Sands). Foto door Katherine Parys, USDA-ARS.

Levenscyclus en biologie (Terug naar boven)

Cyrtobagous salviniae is een multivoltijnse soort die meerdere generaties per jaar heeft. Het insect ondergaat een volledige metamorfose met vier verschillende ontwikkelingsstadia: eieren, larven, poppen en volwassenen. De ontwikkelingstijd van ei tot volwassen dier duurt ongeveer 45 dagen, maar kan variëren afhankelijk van temperatuur en voedselkwaliteit. Volwassen vrouwtjes leggen eitjes af in kleine spleten of spleten die ze in de nieuwe groei van Salvinia molesta of Salvinia minima. Na ongeveer 10 dagen zal een larve uit het ei komen en ongeveer 23 dagen eten voordat hij zich tot een pop ontwikkelt. De ontwikkeling van de pop duurt 10 tot 15 dagen, waarna een volwassen kever zal sluiten (te voorschijn komen) om te beginnen met eten en reproduceren. Pas uitgekomen vrouwtjes beginnen ongeveer vijf dagen na het uitkomen van de pop eieren te leggen. Een enkel vrouwtje kan gedurende minimaal 60 dagen elke twee tot vijf dagen een ei leggen (Eisenberg et al. 2018).

Zowel larvale als volwassen stadia voeden zich met plantaardig materiaal. Pasgeborenen (pas opgekomen larven) voeden zich binnen hun eerste tot vierde dag met de wortels en verplaatsen zich naar nieuwe bladknoppen binnen vijf tot negen dagen na het uitkomen (Sands et al. 1983). Na zich te hebben gevoed met externe plantknoppen en wortels, zal de larve in de wortelstokken tunnelen en zich intern voeden (Sands et al. 1983, Julien et al. 1987). Tunneling in de wortelstokken is essentieel voor het larvale stadium om de ontwikkeling te voltooien (Sands et al. 1983, Julien et al. 1987). Volwassenen voeden zich met wortels, knoppen en jonge bladeren die de knoppen omsluiten (Julien et al. 1987). Stikstofrijke waardplanten bevorderen de ontwikkeling van larven en verhoogde eiproductie (Sands et al. 1986).

Gastheer (Terug naar boven)

Veldstudies in Brazilië hebben aangetoond dat: Cyrtobagous salviniae voedt zich alleen met planten uit het geslacht Salvinia, gewoonlijk drijvende varens genoemd. Deze planten bestaan ​​uit wortelstokken die horizontaal onder het wateroppervlak lopen en bladeren produceren in kransen of spiraalvormige patronen van drie. In de Verenigde Staten, Cyrtobagous salviniae voedt zich uitsluitend met twee invasieve drijvende varensoorten, Salvinia molesta en Salvinia minima. Deze twee soorten zijn de enige leden van het geslacht Salvinia in Noord-Amerika (Jacono et al. 2001, Russell et al. 2016). Salvinia molesta, afkomstig uit het zuidoosten van Brazilië, is de belangrijkste gastheer van Cyrtobagous salviniae en een belangrijk doelwit van biologische onkruidbestrijdingsprogramma's over de hele wereld.


In de Verenigde Staten, Salvinia molesta werd voor het eerst waargenomen in South Carolina in 1995, gevolgd door Louisiana in 1998 en in 1999 in verschillende andere staten (Center for Agriculture and Bioscience International 2018). De fabriek is nu goed ingeburgerd in Louisiana en Texas (Tipping et al. 2008). Vanaf 2019, Salvinia molesta staat op de Federal Noxious Weed List, in een poging om het bewustzijn te vergroten en de verspreiding van schadelijk onkruid te verminderen. Bovendien is de tweede soort, Salvinia minima, werd eind jaren twintig in Noord-Amerika geïntroduceerd en er is gemeld dat het voorkomt in Florida, Texas en Louisiana. Vanwege de vroege introductie en druk veroorzaakt door: Cyrtobagous salviniae, Salvinia minima wordt in Florida niet als een probleem beschouwd en de effecten in Texas en Louisiana zijn niet goed gedocumenteerd (Jacono et al. 2001).

Figuur 6. Wereldwijde distributie van Salvinia molesta Mitchell, de primaire waardplant van Cyrtobagous salviniae (Calder & Sands). Rode stippen vertegenwoordigen gebieden waar de plant als invasief wordt beschouwd en de groene stip zich in zijn oorspronkelijke verspreidingsgebied bevindt. Kaart geproduceerd door het Centre for Agriculture and Bioscience International, 2018. (Online beschikbaar op: https://www.cabi.org/isc/datasheet/48447).


Economisch belang (Terug naar boven)

Salvinia molesta wordt als de meest invasieve beschouwd Salvinia soorten en een ernstige bedreiging voor tropische en subtropische aquatische ecosystemen wereldwijd (Douglas-Oliver 1993). Salvinia molesta verspreidt zich via fragmenten van bladeren en wortels, via waterstromen en op besmette apparatuur zoals boten en voertuigen. Er is gevonden dat het dichte matten vormt op wateroppervlakken die tot 1 m diep kunnen verdikken (Thomas en Room 1986). Vanaf de jaren veertig hebben menselijke activiteiten zich verspreid Salvinia molesta naar verschillende tropische en subtropische gebieden van Afrika, Azië, Australië en de Verenigde Staten (Figuur 6, Thomas en Kamer 1986). Inmiddels komt de plant in meer dan 30 landen voor.

Cyrtobagous salviniae is een belangrijk klassiek biologisch bestrijdingsmiddel van Salvinia molesta wereldwijd. Salvinia molesta wordt beschouwd als een belangrijk destructief wateronkruid in waterlichamen die worden gekenmerkt door langzaam stromend zoet water. Dichte stands van Salvinia molesta niet alleen recreatieve activiteiten zoals varen en vissen verstoren, maar ook de inheemse flora verdringen, irrigatiesystemen verstoppen en opgeloste zuurstof in waterlichamen uitputten, waardoor hypoxische omstandigheden ontstaan ​​​​die in het water levende dieren doden (Horner 2002, Russell et al. 2017). Voedingsschade door Cyrtobagous salviniae onderdrukt de groei van Salvinia molesta. Vooral het voeden van larven is het meest schadelijk omdat het het vaatweefsel vernietigt en de translocatie van voedingsstoffen onderbreekt, waardoor de plant gaat rotten, het drijfvermogen verliest en naar de bodem van waterlichamen zinkt (Julien et al. 2002, Russell et al. 2016 ).


Wat gebeurt er met eiwitten en aminozuren als je meringue maakt?

Als je eiwitten opklopt, creëer je schuim door lucht toe te voegen, waardoor er belletjes ontstaan. Tegelijkertijd zorgen de draden van de garde ervoor dat sommige eiwitten ontrafelen. Dit heet ontvouwen of denatureren.

Wist u?

Eiwitten kunnen zes tot acht keer in volume toenemen als ze worden opgeklopt!

Door denaturering worden enkele van de hydrofobe aminozuren blootgelegd, die naar de luchtbellen gaan om weg te komen van het water in het eiwit. Terwijl eiwitten de luchtbellen omhullen, beginnen de hydrofobe aminozuren met elkaar te reageren. Dit zorgt ervoor dat ze aan elkaar worden gekoppeld om netten te vormen, die kunnen helpen voorkomen dat de bubbels knallen.

Denatureren kan ook chemisch gebeuren als je een zuur, zoals citroensap of wijnsteen, aan het mengsel toevoegt.


Recept

250 g (10oz) zelfrijzend bakmeel
250 g basterdsuiker
250 g (10oz) boter (op een koele kamertemperatuur) of margarine
Vijf lichtgeklopte eieren (ervan uitgaande dat elk ei ongeveer 50 g weegt)
Snufje zout

Neem de suiker en het vet en klop samen tot het mengsel een luchtige consistentie heeft die lijkt op slagroom. Dit kan met de hand worden gedaan als u zich sterk voelt, gebruik anders een elektrische garde.

Een groot deel van de malse, smeltende textuur van cake komt van gasbellen, die het beslag in fragiele vellen verdelen. Het grootste deel van deze lucht wordt in deze beginfase toegevoegd door het vet en de suiker krachtig te mengen - een proces dat "creaming" wordt genoemd. Op de ruwe oppervlakken van de suikerkristallen wordt lucht meegevoerd. Daarom gebruiken we basterdsuiker, want hoe kleiner de kristallen, hoe meer lucht er wordt opgenomen. Deze luchtbellen worden omhuld door een vetfilm, waardoor een schuim ontstaat.

Creaming kan hard werken zijn. In 1857 beschreef Miss Leslie (een Amerikaanse auteur van populaire kookboeken) een techniek waarmee koks eieren "een uur lang zonder vermoeidheid" konden kloppen, maar adviseerde toen: "boter en suiker roeren is het moeilijkste deel van het maken van cake. Laat dit doen door een knecht."

Neem even een pauze van het kloppen en verzamel wat van het mengsel op je vinger naar smaak. Merk op hoe de zachte botersmaak eerst je mond bereikt, en dan komt de zoetheid binnen als de korrelige suiker oplost in je speeksel. Merk op dat het mengsel lichter en zachter is dan boter alleen: dit is alle lucht die je hebt opgenomen.

Merk ook op hoe het vet de binnenkant van je mond bedekt. Het is dit coatingvermogen dat het vet in staat stelt een andere cruciale rol te spelen, die van een "verkorter". Het vet bedekt het zetmeel en eiwit van de bloem met een olieachtig laagje en vermindert zo de vorming van taaie (broodachtige) gluten. Fruitpuree kan ook deze rol op zich nemen. Dit leidt tot een cake met een zachte en "korte" kruimel.

Bij het maken van cake in de fabriek vereist het maken van een vet dat plastisch genoeg is om zich over een groot oppervlak van meelkorrels te verspreiden, maar zacht genoeg om bolletjes te vormen, de toepassing van veel wetenschap. Bedrijven besteden veel tijd aan het mengen van mengsels van verschillende plantaardige oliën om de perfecte eigenschappen te krijgen. Thuis heeft echter de derde rol van vet voor mij voorrang: smaak. Daarom gebruik ik boter. Hoewel de vloeibaarheid niet zorgvuldig wordt gecontroleerd, maakt het altijd geweldige taarten, en dat al honderden jaren.

Als kind was het overheersende kenmerk van gebak de zoetheid van geraffineerde suiker. De rol van suiker in cake is echter veel complexer. Aanvankelijk draagt ​​het luchtbellen in het mengsel. Het heeft een mals effect, omdat het meeleiwitten verzacht. Het verlaagt ook het karamellisatiepunt van het beslag, waardoor de cakekorst bij een lagere temperatuur kan kleuren. Ten slotte helpt het om de cake na het bakken enkele dagen vochtig en eetbaar te houden.

Zout is een ander essentieel ingrediënt omdat het zowel als smaakversterker fungeert als om het glutennetwerk te versterken.

Klop de eieren door het mengsel en spatel dan voorzichtig de bloem erdoor, bij voorkeur met een metalen lepel.

Er wordt losgeklopt ei aan het mengsel toegevoegd om te voorkomen dat de met vet beklede luchtbellen, gecreëerd door opromen, instorten bij verhitting. De ei-eiwitten vormen handig een laag rond elke luchtbel. Naarmate de temperatuur van de cake stijgt in de hitte van de oven, coaguleert deze laag en vormt een stijve wand rond elke bel, waardoor deze niet barst en de textuur van de cake verpest.

De eieren leveren ook het grootste deel van de vloeistof (water) voor het cakemengsel. U zult weten dat het water dat door de eieren wordt geleverd voldoende is - meestal is dat zo - als het mengsel een dun laagje vormt op de achterkant van een metalen lepel. Als dit niet het geval is, voeg dan een beetje water of melk toe om het mengsel wat losser te maken.

Proeven is van vitaal belang bij elke stap van het maken van cake, en ik vind het heerlijk om deze fase te proeven, ondanks de rauwe eieren. Voor mij is de zeer boterachtige, suikerachtige smaak de smaak van de kindertijd - de traktatie van het schoonmaken van de kom met een lepel. Als je je concentreert, kun je de eieren en het meel proeven als zachte achtergrondaroma's. De bloem geeft het mengsel een licht pasta-achtige textuur, waardoor het aan de binnenkant van je mond blijft plakken.

Het was in de 17e eeuw dat eieren het dominante ingrediënt werden voor het rijzen van taarten, en geleidelijk gist vervingen. Dit was vóór chemische rijsmiddelen, dus alle lucht in de cake moest worden toegevoegd door krachtig te kloppen. Een vroeg recept stelt dat vier eieren "twee uur samen moeten worden geslagen" om een ​​fijn koekjesbrood lichter te maken. Deze luchtbellen werden vervolgens tijdens het bakken gevangen, een beetje zoals in een soufflé, om een ​​lichte en luchtige cake te produceren.

Dit veranderde allemaal met de ontdekking van chemische rijsmiddelen zoals die in zelfrijzend bakmeel. Het chemische rijsmiddel is in wezen bakpoeder: een mengsel van een gedroogd zuur (bijvoorbeeld wijnsteen en natriumaluminiumsulfaat) en een alkali (natriumbicarbonaat, algemeen bekend als bakpoeder). Door water (en warmte) aan dit mengsel toe te voegen, kan het zuur reageren met de alkali om kooldioxidegas te produceren. Dit zit vast in de kleine luchtzakjes van het beslag die werden gemaakt toen je het vet en de suiker opklopte.

Dit betekent dat je niet zoveel lucht hoeft toe te voegen aan je mengsel, omdat het chemische rijsmiddel een deel van het werk voor je zal doen. In feite betekent de kwaliteit van moderne rijsmiddelen en andere ingrediënten (en apparatuur zoals de elektrische garde) dat het mengen van alle ingrediënten in één keer nog steeds een lichte cake kan produceren. Ik denk echter dat de traditionele methode om eerst de boter en suiker te kloppen het meest bevredigend is.

Meel neemt de rol van structuurbouwer in de taart. Het zetmeel in de bloem is een versterkend middel dat verstijft en helpt het eischuim te versterken. Sommige eiwitten in het meel komen samen om een ​​uitgebreid netwerk van opgerolde eiwitten te creëren, ook wel gluten genoemd. Het is deze gluten die de cake bij elkaar houdt. Door zijn elastische aard kan het beslag tijdens het bakken uitzetten (om gassen op te nemen) en vervolgens coaguleert het tot een sterk netwerk dat het zware gewicht van suiker en bakvet ondersteunt.

De zachte vouwbeweging die wordt gebruikt om de bloem op te nemen, voorkomt dat de bubbels breken die je zo hard hebt gewerkt om in het mengsel te doen. Het vermindert ook de vorming van gluten, want hoewel dit van vitaal belang is voor de structuur van de cake, zorgt overmatig kloppen voor te veel gluten, wat resulteert in een cake met een zware, broodachtige textuur. Modern cakemeel wordt gemaakt van "zachte" tarwe met een laag eiwitgehalte, in tegenstelling tot broodmeel dat "hard" is met een hoog eiwitgehalte.

Verdeel het mengsel over twee ingevette cakevormen van 20 cm.

Ik gebruik altijd mijn pink om het overtollige mengsel van de lepel in de vormpjes te schrapen. Mijn moeder zei altijd dat de pink de schoonste is. Hoewel ik dit betwijfel, is de gewoonte via haar genen aan mij doorgegeven. Terwijl ik het mengsel in de blikken giet, kijk ik graag naar de gloopy consistentie, de licht korrelige textuur en verwonder ik me over de rijke gele kleur. Het mooie geel komt van de eieren en van caroteen in de boter, dezelfde chemische stof die wortels oranje maakt. Het vindt zijn oorsprong in het gras waarop de koeien hebben gegraasd.

Place in a pre-heated over at 180C for around 25-30 minutes.

There are few things better than sitting in a kitchen as it fills with the smell of baking. So make a cup of tea and relax for the next 30 minutes, letting the warm smells emanating from the oven envelope you. The smell of warm butter the slightly sulphury smell of the eggs as they coagulate the dark caramelising smell of the browning reactions (and, if you get distracted, the acrid smell of burning).

Over time the smells get darker, richer, more caramelised. Baking a cake on a cold, drizzly, miserable day can't help but make you feel better about the world.

Baking can be broken into three stages: expansion, setting and browning. As the batter temperature rises, the gases in the air cells expand the stretchy gluten from the flour, then the chemical leavening agents release carbon dioxide. As the batter reaches 60C, water vapour begins to form and expand the air cells even further. Carbon dioxide and water vapour account for approximately 90% of the subsequent expansion of the batter, the remaining 10% being due to thermal expansion.

At around 80C, the risen batter adopts its permanent shape as the egg proteins coagulate, the starch granules absorb water, swell and form a gel, and the gluten loses its elasticity. The texture produced at this point is then held until the cake is set by the coagulation of the egg and flour proteins, producing the familiar porous structure of the cake crumb.

Finally, flavour-enhancing browning (Maillard) reactions take place on the now dried surface. It is at this point you have to decide whether the cake is ready – one of the most critical points in the whole process. The cake will shrink slightly away from the walls of the tin and the crust will spring back when touched with a finger. Because the batter has coagulated, a wire or thin knife poked into the cake should come back clean.

After removing the cake from the oven, let it stand in the tin for about 10 minutes, then loosen and turn out gently onto a wire rack to cool. Avoid excessive handling while hot.

Something not quite right? If the oven temperature was too low then the batter will have set too slowly, and expanding gas cells will have coagulated to produce a coarse, heavy texture, making the upper surface sink. If the oven was too hot then the outer portions of the batter will have set before the inside has finished expanding, which produces a peaked, volcano-like surface with excessive browning.

While the cake cools, make some of your favourite icing and apply generously. Mine is butter icing – 2:1 icing sugar to butter by weight, beaten together with a little lemon juice or milk.

At last, you can cut a lovely thick slice, sit down with another cup of tea in a comfy chair and enjoy a quiet moment with your beautiful creation. It might not be as good as your mum's but it will taste great and everyone will want a slice.

Dr Andy Connelly is a cookery writer and researcher in glass science at the University of Sheffield


The Next Step: Heating the Batter

The heat (aka "cooking") is also what brings about the solidification of the bubbles.

When a dollop of batter hits a hot griddle or surface of a skillet, it heats up quickly, which because of the second reaction of your baking powder, quickly forms bubbles in the batter.

Simultaneously, in less time than it takes for the bubbles to pop, the liquid in the batter cooks away in the form of steam, the proteins in the egg coagulate, and those CO2 bubbles solidify into a network of air pockets. This airy interior is what gives a pancake its fluffiness.

Your griddle needs to be hot enough to cause the baking powder to activate quickly, which produces large bubbles and thus more fluffiness. Furthermore, a hot griddle ensures that the batter cooks quickly so that the air pockets hold their shape instead of collapsing. Dit is belangrijk. Too low heat will slow the creation of the bubbles, and also the solidification of the bubbles. In most cases, your target temperature should be 375 F.


What happens to a cell surrounded by water?

We were able to test three different eggs in three different solutions to see if the eggs gained or lost weight. The weight was caused by the movement of water across the membrane (either into or out of the egg). The results were dramatic.


Eggs Incubation & Hatching

Number of Eggs Laid: Average 2 per nest.

The average for the west coast eagle populations is almost exactly 2 eggs per clutch. Eagles can lay only one egg but can also lay three eggs and there are some rare records of 4 eggs being laid.

Incubation Period: 35 days.

Most eagles only lay a single clutch of eggs . Each egg is laid about 3 days apart and incubation, the process of the eagles sitting on the egg to bring up the eggs’ temperature, starts with the laying of the first egg. The eggs take almost precisely 35 days to hatch. Since the incubation starts from the time the first egg is laid, this means that the eggs hatch 3 days apart.

Both the male and female bald eagle will incubate the eggs however the female bird, being much larger, takes the longer incubation periods overnight or during cold storms. It is believed that her larger body weight gives her more endurance.

A second clutch of eggs, of usually only 1 or 2 eggs, can be laid if the first clutch is lost within the first week or possibly two weeks of the first egg being laid.

Egg Turning:

The eggs are rolled over by either parent about every hour to 2 hours during the incubation period. The purpose of this roll is to make sure that the lighter yolk does not rise to the egg surface and the delicate blood vessels that cover the yolk touch and stick to the shell surface, killing the developing chick. This egg roll is apparent in our video.

Hatching:

The eggs hatch on or very close to the 35th day. About 4 days prior to hatching the developing chick’s “egg tooth”, a small hard and sharp calcium spike on the top of the bill, pierces the membrane separating the developing chick from the air bubble above the chick. This is called the internal pip. With the chick’s beak now accessing the small amount of air in that chamber the chick takes its first breath. Further air filters into the chamber through the porous egg shell. From this first breath of air the chick gets a burst of energy and scratches a whole through the egg shell to the outside. This hole is called the external pip.

Now the chick has direct access to a continuing supply of air and vigorously starts the final process of hatching. This involves further scratching with the egg tooth of the inside of the shell in a circular path around the egg, weakening the shell as it goes. With this weak line around the entire shell the chick gives a few expansive bursts and the shell parts. The chick is hatched! Within a few hours the egg tooth dries up and falls off. In a few more hours the chick dries off and appears as a fluffy white ball. An eaglet is born!


† Authorship equally shared.

Electronic supplementary material is available online at https://doi.org/10.6084/m9.figshare.c.4842093.

Uitgegeven door de Royal Society. Alle rechten voorbehouden.

Referenties

. 1803 The temple of nature or, the origin of society. A poem with Philosophical notes. Canto 1. London, UK : J. Johnson . Google geleerde

. 1964 Understanding media: the extensions of Man . New York, NY : Mentor . Google geleerde

. 2009 An overview of inland aquatic habitats . In Ecology and classification of North American freshwater invertebrates , 3rd edn (eds

), pp. 25-48. San Diego, CA : Academic Press . Google geleerde

. 2007 The ecology and behavior of amphibians . Chicago, IL: University of Chicago Press. Crossref, Google Scholar

. 1994 The respiratory transition from water to air breathing during amphibian metamorphosis . Ben. Zool. 343, 238-246. (doi:10.1093/icb/34.2.238) Crossref, Google Scholar

. 1983 The relation of air breathing and locomotion to predation on tadpoles, Rana berlandieri, by turtles . Fysiol. Zool. 56, 522-531. (doi:10.1086/physzool.56.4.30155875) Crossref, Google Scholar

. 2000 Responses of bullfrog tadpoles to hypoxia and predators . Oecologie 125, 301-308. (doi:10.1007/s004420000451) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Ultsch GR, Bradford DF, Freda J

. 1999 Physiology. Coping with the environment . In Tadpoles. The biology of anuran larvae (eds

), pp. 189-214. Chicago, IL: University of Chicago Press. Google geleerde

. 1994 Lung use and development in Xenopus laevis tadpoles . Kan. J. Zoo. 72, 738-743. (doi:10.1139/z94-099) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 1881 The common frog . London, UK : MacMillan . Google geleerde

. 1931 The biology of the Amphibia . New York, NY : McGraw-Hill . Crossref, Google Scholar

. 1961 The ecology and life history of the common frog . London, UK : Pitman . Google geleerde

. 1984 Consequences of aerial respiration for amphibian larvae . In Respiration and metabolism of embryonic vertebrates (red.

), pp. 71-86. Dordrecht, The Netherlands : Dr W. Junk . Crossref, Google Scholar

. 2000 The mechanics of air-breathing in anuran larvae: implications to the development of amphibians in microgravity . Adv. Space Res. 25, 2007-2013. (doi:10.1016/S0273-1177(99)01006-6) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Grosjean S, Straub A, Glos J, Randrianiaina R-D, Ohler A, Vences M

. 2011 Morphological and ecological uniformity in the funnel-mouthed tadpoles of Malagasy litter frogs, subgenus Chonomantis . Zool. J. Linn. soc. 162, 149-183. (doi:10.1111/j.1096-3642.2010.00667.x) Crossref, ISI, Google Scholar

. 1973 Evolutionary patterns in larval morphology . In Evolutionary biology of the anurans (red.

), pp. 251-271. Columbia, MO : University of Missouri Press . Google geleerde

2016 Spatiotemporal diversification of the true frogs (genus Rana): a historical framework for a widely studied group of model organisms . Syst. Biol. 65, 824-842. (doi:10.1093/sysbio/syw055) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Phillips JR, Hewes A, Schwenk K

. In de pers. The mechanics of air-breathing in gray tree frog tadpoles, Hyla versicolor, LeConte 1825 (Anura: Hylidae) . J. Exp. Biol. Google geleerde

. 1934 Limnological investigations on respiration, annual migratory cycle, and other related phenomena in fresh-water pulmonate snails . Trans. Ben. Microscop. soc. 53, 348-407. (doi:10.2307/3222383) Crossref, Google Scholar

. 1965 Quantitative studies on the morphology of respiratory surfaces in amphibians . Acta Anat. 62, 296-323. (doi:10.1159/000142756) Crossref, PubMed, Google Scholar

. 1988 Form and function of lungs: the evolution of air breathing mechanisms . Ben. Zool. 28, 739-759. (doi:10.1093/icb/28.2.739) Crossref, Google Scholar

. 1998 Mechanics of lung ventilation in a larval salamander Amybystoma tigrinum . Exp. Biol. 201, 2891-2901. Google geleerde

. 1990 Breathing in Rana pipiens: the mechanism of ventilation . J. Exp. Biol. 154, 537-556. ISI, Google Scholar

. 1969 On the mechanism of respiration in the bullfrog, Rana catesbeiana: a reassessment . J. Morph. 127, 259-289. (doi:10.1002/jmor.1051270302) Crossref, ISI, Google Scholar

Fernandes MS, Giusti H, Glass ML

. 2005 An assessment of dead space in pulmonary ventilation of the toad Bufo schneideri . Samenstelling Biochem. Fysiol. EEN 142, 446-450. (doi:10.1016/j.cbpa.2005.09.011) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Minto WJ, Giusti H, Glass ML, Klein W, da Silva GSF

. 2019 Buccal jet streaming and dead space determination in the South American lungfish, Lepidosiren paradoxa . Samenstelling Biochem. Fysiol. EEN 235, 159-165. (doi:10.1016/j.cbpa.2019.05.026) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 1982 How toads breathe: control of air flow to and from the lungs by the nares in Bufo marinus . Resp. Fys. 49, 251-265. (doi:10.1016/0034-5687(82)90077-9) Crossref, PubMed, Google Scholar

. 1985 The ideal and the feasible: physical constraints on evolution . Biol. J. Linn. soc. 26, 345-358. (doi:10.1111/j.1095-8312.1985.tb02046.x) Crossref, ISI, Google Scholar

Kempes CP, Koehl MAR, West GB

. 2019 The scales that limit: the physical boundaries of evolution . Voorkant. Ecol. Evol. 7, 242-262. (doi:10.3389/fevo.2019.00242) Crossref, ISI, Google Scholar

Ponitz B, Schmitz A, Fischer D, Bleckmann H, Brücker C

. 2014 Diving-flight aerodynamics of a peregrine falcon (Falco peregrinus) . PLoS ONE 9, e86506. (doi:10.1371/journal.pone.0086506) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 1929 Respiration in the insects . kwart. ds. Biol. 4, 213-232. (doi:10.1086/394330) Crossref, Google Scholar

. 2008 Underwater breathing: the mechanics of plastron respiration . J. Fluid Mech. 608, 275-296. (doi:10.1017/S0022112008002048) Crossref, ISI, Google Scholar

Balmert A, Bohn HF, Ditsche-Kuru P, Barthlott W

. 2011 Dry under water: comparative morphology and functional aspects of air-retaining insect surfaces . J. Morph. 272, 442-451. (doi:10.1002/jmor.10921) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2017 Floating of the lobes of mosquito (Aedes togoi) larva for respiration . Wetenschap. vertegenwoordiger 7, 43050. (doi:10.1038/srep43050) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar


A way to create liquid droplets inside of air bubbles

(a) Drop encapsulated in bubble, which is the last unknown area in the fluid encapsulation map. (b) Diagram of the experiment setup. (c) Stable production of uniform capsules (see Supplemental Material for the multimedia view). Credit: Physical Review Letters (2018). DOI: 10.1103/PhysRevLett.120.054503

A team of researchers at Zhejiang University in China has developed a technique to create liquid droplets inside of air bubbles. In their paper published in the journal Physical Review Letters, the group describes the technique and some possible commercial applications.

Physicists study bubbles and droplets because of the unique processes involved, and because doing so has led to the development of many useful applications such as inkjet printers. In this new effort, the researchers applied known properties of glycerol-water solutions in a unique way to generate liquid-suspended air bubbles containing a liquid drop inside of them.

To create such bubbles, the researchers forced small amounts of alternating liquid and air through a tube into a tank filled with a liquid solution, causing the generation of a so-called "Taylor flow," alternating "slugs" of liquid and air bubbles. When an air bubble entered the tank, it was forced off the nozzle by the slug behind it—and when the conditions were just right, the team reports, that push by the slug forced a droplet into the air bubble, which then persisted in the solution for a length of time—the drop was released when the bubble encountered a solid surface, i.e., ran into the side of the tank. The team refers to their creation as a "drop encapsulated in a bubble."

The group further reports that for encapsulation to occur, the ratio of surface tension on the bubble to the degree of viscosity must be at a certain point as must the height to width ratio of the slug as it begins to make its way into the bubble. They note also that the drop inside the bubble showed an ability to withstand sheer flow. They suggest the technique could lead to the development of new ways to deliver medications or a means for processing materials in a manufacturing environment. One example, they point out, would be a novel way to create capsules of different sizes. They also note that it could be used as a means of fluid transport.

ABSTRACT
A new fluid encapsulation structure, which is characterized by a bubble encapsulating a drop, is reported. It is stably generated from the breakup of a liquid column inside a bubble, which is achieved via the injection of Taylor flow into liquid. A model is constructed to explain the liquid column breakup mechanism. A dimensionless control guidance, which enables the possibility to create different-scale capsules, is provided. The encapsulation stability in external flows is verified, and a method to trigger the release of the encapsulated drop is provided, which supports potential applications with great advantages such as fluid transport.