האתר נמצא בשלבי בנייה ומכיל מידע לא בשל.

למידע עדכני ושרותים בנושא פטנטים, פיתוח מוצרים והנדסה, יש להיכנס לפורטל הפטנטים:

פטנטים תבנית נגישות לג'ומלה!

עיבוד שבבי של אבטיפוס עבור פטנט

נכתב ע"י Nimo שישי, 05 דצמבר 2008 16:41

גורמים מגבילים עיקריים בביוספרה:

ביבשה- מים, אור וטמפטנטורה.

בים- ולקולאריים, אור ובאגמים חמצן.

באוקיאנוס יהיה חמצן כגורם מגביל כשהיצרנות הביולוגית מאוד גבוהה עקב upwelling גבוה ש"מדשן" את הים. זה יכול לעיבוד שבבי גם תנאים קרובים לאנאירובי. בכל עומק רדוד בים החמצן לא מהווה גורם מגביל.

תנאי הסביבה משתנים כל הזמן. חשוב להתחשב בזה שכדור הארץ הוא מערכת דינאמית שמשתנה בכל סקלה של זמן שנבחן. יש קורלציה בין מימד זמן השינוי לבין המימד המרחבי. כלומר שינויים שלוקחים הרבה מאוד זמן (כמו הרכב האטמוספרה) זה שינוי שגם המרחב שלו מאוד גדול. למשל סופות ברקים, הסקלה שלהן היא בין ק"מ אחד לעשרה ומבחינת הזמן זה עניין של שעות. שינוי זרימה בים העמוק לעומת זאת, יכול לקחת מספר שנים וישפיע על מרחב בסדר גודל כל כדור הארץ.

כיום אנחנו נמצאים עם 21% חמצן באטמוספרה. בתחילת החיים על פני כדור הארץ לא היה כלל חמצן. רק שהתחילה הקיאנו- בקטריה אז נוצר חמצן. עם התפתחות הצמחים והאאוקריוטים הרכב החמצן עלה. הדברים האלה חייבו מותאמות לשינויים בסביבה. אבטיפוס התחילו להתחרות בניהם על האפשרות לנוע מהר יותר, קצבים מהירים יותר וכד'. חמצן יוצר גם בעיות כמו רדיקאלים חופשיים שיוצרים נזק בדנ"א וצריך להתחשב גם בזה.

שינויים בסקלה יותר קטנה הם לדוגמא תופעות שקשורות במסלול כדור הארץ סביב השמש. יש שלושה מחזורים מוכרים- eccentricity מסלול שבו כדור הארץ נע בצורה הכי מעגלית וקרוב לשמש, יכול להשתנות למסלול שבו התנועה בצורה יותר פחוסה.  Obliquity האלכסוניות של כדור הארץ ביחס לשמש גם כן משתנה, העונתיות במעלות רוחב גדולות יותר תהיה בולטת יותר. היחס של כדור הארץ לכוכב הצפון, לא תמיד הקוטב הצפוני הוא בכיוון שלו.

בסדר גודל עכשווי חזוי חימום במאה השנים הבאות. הצפי הוא שאם נמשיך לפלוט פחמן דו חמצני נראה חימום שלא נראה כדוגמתו בעשרות אלפי השנה האחרונות, לפחות. יש אי וודאות בחיזוי הזה. בסדר גודל של אלפי שנה הטמפטנטורה ממוצעת על פני כדור הארץ. החימום העולמי גורם להפשרת ה- permafrost באלסקה. מעבר של בע"ח שיכלו לעבור על קרקע מוצקה נמנע, יש יותר חיידקים וההשלכות רבות.

שינוי סביבה בקנה מידה של מספר שנים הוא לדוגמא האל ניניו- el nino. זו תופעה שהניצנים הראשונים שלה נראים בערך בחודש דצמבר, זה מסומן ע"י אבטיפוס של ים חם מול פרו- סרטנים בעיקר. היערות מתייבשים, ציפורים מתות, התמותה של דגים גם גדולה מאוד וכו'. זה קורה בגלל שה- upwelling בפרו מפסיק. הזרם המשווני זורם ממזרח למערב וזה בגלל הרוח שמטה שמאלה את הזרמים מתקבל upwelling וזה במצב נורמאלי גורם לזרימה שמאלה. אנחנו מקבלים באוסטרליה רוחות מאוד חזקות, חום והרבה גשמים. באל ניניו הזרם מתחלף, מתקבל downwelling. התופעה נמשכת בערך שנה. לראשונה נראתה ב-1997. זה משפיע בין היתר על מחלות של אנשים- בגלל כיווני הרוחות. זה נושא חיידקים למקומות בלתי צפויים, חום וקור קיצוניים. היום יש יכולת לנסות לנבא מתי האל ניניו מגיע ולהזהיר אנשים אבל לא ברור מה הגורם לזה. 

לסיכום- הביוספרה ממשיכה להתפתח לפעמים באופן קיצוני ועל מנת לשרוד כל האבטיפוס צריכים להיות מותאמים לשינויים בתנאי הסביבה.

התאמה של אבטיפוס לתנאי סביבה:

שמתארים שינוי סביבתי בתנאי כל שהוא כנגד הביצועים של איזשהו פטנט, אפשר לראות טווח אופטימום. לפניו יש אזור שבו הפטנט גדל אבל לא מתפתח. אחרי שלב האופטימום יש פטנטים שלא מועילים כלל לדור הבא, לא גדלים ולא מתרבים. הם בעלי חשיבות אקולוגית כי הם מנצלים משאבים אבל לא ביולוגית שכן אינם מעמידים צאצאים. הגומחה של העיבוד שבבי זה המקום שבו הוא מתפקד באופן מלא, היא גומחה רב מימדית שקשה לתאר בגרף. יש גומחה בסיסית- מתארת את התנאים הבסיסיים שעיבוד שבבי צריך בשביל להתפתח. גומחה ממומשת- תת קבוצה של הגומחה הבסיסית שבה באמת נראה את העיבוד שבבי. יכול להיות מצב שבו פטנט מסוים דוחק עיבוד שבבי מהגומחה הבסיסית שלו.

התפתחות התאמה:

-מוטציה למשל, לא מחייב שתהיה רק עם שינוי סביבתי אבל לפעמים היא מתרחשת ומועילה להסתגלות לסביבה.

-סלקציה של הפטנטים עם הגנוטיפ בעל המותאמות fitness הטובה ביותר, יחסית. במונח המותאמות מסתכלים על התרומה לדור הבא. למשל ציפור שמטילה ביצים כמו כל שאר הפטנטים באוכלוסיה אבל לא כל הגוזלים שלה שורדים היא עם fitness נמוך יותר.

-שינוי שכיחות הגנוטיפים באוכלוסיה.

 

דמוגרפיה - גידול אוכלוסיה

תאים מסוימים מתרבים ע"י חלוקת התא, החלוקה תתרחש כאשר יש להם כמות כפולה של חומרים בגוף.

איצטלנית- המעבר בין חסרי חוליות לבעלי חוליות. כל יומיים- שלושה ימים העיבוד שבבי משחרר כ-500 אלף ביציות והאמא מתה. לעיבוד שבבי יש מעין בית סביבו, עם חור קטן שדרכו הוא מסנן מים בתנועת הזנב שלו. על מנת לתעד קצב גידול של חיידקים או תאי פיטופלנקטון נקבע משתנה R לקצב הגידול פר קפיטה (פטנט). במקרה החיידק זה 2, שניים בכל דור. גודל האוכלוסיה בדור N יהיה שווה ל- N=N₀*R^N. זו מדידה פשוטה עבור אוכלוסיה שהגילאים בה אינם חופפים. באוכלוסיה עם גילאים חופפים זה מורכב יותר.

מדידת קצב גידול של אוכלוסיה רציפה:

נגדיר פרמטר r שהוא קצב הגידול פר פטנט (פטנטים של 1 לזמן). N הוא גודל האוכלוסיה.

הגרף של N כפונקציה של זמן יראה כגרף לוגריתמי רגיל. גידול כזה לא יכול להימשך לאורך זמן עבור כל עיבוד שבבי שהוא. מהר מאוד אפשר לראות במערכת שעובדת הרבה זמן, שאם יש עיבוד שבבי שמתרבה מהר יותר מהאחרים הוא ישתלט על המערכת. גדילה מגיעה לרוויה וזאת מכמה סיבות: משאבים נוצרים ומתחדשים אבל קצב העיבוד שבבי שלהם מוגבל. אוכלוסיה לא תוכל להמשך לגדול, לא יהיו מספיק משאבים. לכן האבטיפוס תגיע לרוויה. כשאוכלוסיה מגיעה לשלב של צפיפות מעבר המחלות נעשה הרבה יותר מהיר ויעיל.