Цивилизация
Ученые из Калифорнийского университета в Беркли озадачились предназначением хвоста у хорошо известной нашим читателям ящерицы — геккона. Как оказалось, спектр применения хвоста у этого животного очень широк. Хвост позволяет геккону преодолевать склизкие участки вертикальных стен, ориентировать себя при падении с них и даже управлять таким полётом. Результаты работы учёных публикуются в текущем выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences.
Эта работа может послужить большим подспорьем для инженеров, занимающихся разработкой карабкающихся автономных роботов, и помочь в конструировании беспилотных планирующих воздушных судов или космических аппаратов. Возможно, хвостатые скафандры в будущем смогут облегчить космонавтам пребывание в открытом пространстве.
По словам старшего исследователя калифорнийской научной группы Роберта Фулла, изучение хвоста геккона – логичное продолжение предыдущих исследований этого удивительного животного. Разработав уникальные адгезивные материалы в подражание его лапкам, ученые взялись за создание карабкающихся роботов. И только после этого обратили внимание на то, что при всех преимуществах механических аналогов его конечностей, их чудеса техники все равно срываются с вертикальных препятствий.
Как оказалось, хвост в деле покорения скользких и отвесных высот для геккона – хотя и не главное, но все же незаменимое приспособление.
Для детального анализа способа, которым гекконы управляются со своим хвостом, ученым понадобилась очень ровная и скользкая поверхность и видеокамера с режимом высокоскоростной съемки. Гекконы не стали раскрывать своего секрета ученым при ползании по обычным поверхностям; для этого им хватало лап. Камера же позволила детально изучить бег ящерок по вертикальной гладкой стене, в ходе которого эти миниатюрные животные совершают до 30 шагов в секунду, перемещаясь со скоростью около метра в секунду.
В замедленном просмотре ученые разглядели, как геккон, каждый раз отлепляя на доли секунды ногу от поверхности, опирается на хвост, предохраняющий его от опрокидывания всем телом назад. В этом случае хвост действует, как пятая нога, пословица о которой, вполне справедливая для лучших друзей человека, оказалась в корне неверной для хладнокровных.
Кроме того, в случае если геккон, отлепив одну ногу от поверхности, вдруг теряет сцепление и второй, он тут же делает свой хвост плоским и опирается на него подобно тому, как велосипедисты ставят своих железных коней на подножку. При этом тело геккона может отклониться от поверхности на угол до 60 градусов. Комбинируя приемы хвост — пятая нога или хвост --велосипедная подножка, практически все виды ящерок способны покорять вертикальные скользкие преграды.
Гекконы — далеко не первые животные, механические секреты хвоста которых удалось раскрыть человеку. Известно, что австралийские кенгуру используют хвост в качестве опоры, лемуры, хамелеоны и некоторые виды обезьян используют его в качестве дополнительного зацепа, а ископаемые ящеры наверняка использовали свои массивные хвосты в качестве противовесов при беге на двух конечностях.
Гекконы же научились, судя по всему, выжимать из хвоста максимум пользы.
Хвост помогает им не только бегать по стенам, но и падать с них.
Ученые — опять же с помощью видеосъемки — обнаружили, что в случае отрыва от поверхности и неизбежного опрокидывания на спину ящерки истово вращают жирным массивным хвостом, сопоставимым с размерами их тела. Переворачиваясь брюшком к земле, животные растопыривают конечности, с помощью которых планируют в потоках набегающего воздуха и приземляются в подходящее для этого место на все четыре лапки сразу.
Подобный трюк известен и для кошек, однако те в падении полагаются на хвост в значительно меньшей степени, растягивая и скручивая все тело. Геккон же в полете полагается почти исключительно на динамику хвоста.
Еще одна функция хвоста геккона заключается в его потрясающих изменяемых аэродинамических характеристиках — брошенные в аэродинамическую трубу гекконы с легкостью оказались способны планировать, менять траекторию полета, зависать в потоке ветра и приземляться на тонкую жердочку. Такая способность гекконов наверняка помогает им в ветреную погоду вращаться в полете и перелетать с ветки на ветку между деревьями, особенно в ходе поспешного бегства от хищников, пофантазировал Фулл.
Подтверждением этого предположения в настоящее время занимается студент Фулла — Аридан Джусифи, наблюдающий за ящерицами в условиях тропического леса. По его словам, поразительная способность этих пресмыкающихся маневрировать в полете с помощью одного лишь хвоста наверняка могла бы вызвать уважение и зависть у многих видов планирующих млекопитающих, вынужденных совершать в тех же целях куда более сложные телодвижения.
По словам Фулла, не так давно возглавившего междисциплинарное подразделение Калифорнийского университета, занимающееся адаптацией находок живой природы в научных и образовательных целях, уже сделанные и будущие открытия в этой области смогут найти массу применений. Среди потенциальных областей таких приложений он видит создание маневренных летальных аппаратов и космических челноков и разработку новых материалов и покрытий.
В настоящее время Фулл и его команда настроены планомерно изучать повадки других ящериц в надежде почерпнуть идеи для технологического применения и у них. «Газета.Ru» же намерена и впредь рассказывать о новых находках наблюдательных учёных.