Вчені відкрили новий секрет руху змій

Щоб краще вивчити рух змій, вчені використовували дзеркальну поверхню (фото David Hu і Grace Pryor).

Змії при русі набагато більше покладаються на тертя, яке забезпечує луска, ніж на інерційні сили. Робота, проведена фізиками з технологічного інституту Джорджії (Georgia Institute of Technology), допомогла зрозуміти, як рептиліям вдається пересуватися по поверхні, на якій немає від чого відштовхнутися.

Вважається, що змія повзе за рахунок свого хвилеподібного руху. Інші дослідження показали, що часто змії відштовхуються від предметів, які їм зустрічаються на шляху (камені, гілки, невеликі горбки на поверхні землі). Однак про те, як їм вдається пересуватися по досить гладких поверхнях (пісок, асфальт), було відомо дуже мало.

Вчені також давно знають, що змії легше пересуваються вперед, гірше тому, але ніхто ніколи не намагався визначити, чи здатні вони ковзати в сторону.

За допомогою поляризованого світла, що просвічує крізь желатин, вчені змогли з'ясувати, де при русі змія прикладає найбільші сили (фото David Hu і Grace Pryor).

А Девід Ху (David Hu) і його колеги вирішили це перевірити. Фізики хотіли виміряти, чи є у луски змії бічне тертя. Для цього вони спустили по похилій поверхні десяток королівських змій Кемпбелла (Lampropeltis triangulum campbelli). Спочатку вперед головою, потім хвостом, а потім боком. У першій частині досить простого експерименту змії ковзали по грубої тканини, в другій - по менш шорсткому картону.

І якщо на гладкій поверхні змії рухалися однаково практично у всіх напрямках, то тканина найбільше «гальмувала» бічний рух (тобто найбільшим було саме бічне тертя).

Коли фізики використовували ці дані в своїй математичної моделі, «теоретична» змія поповзла по практично такий же траєкторії, що і справжні змії.

Однак сильно відрізнялася швидкість руху модельної і реальних змій.

Трохи поламавши голову, вчені прийшли до висновку, що справжні змії до всього іншого перерозподіляють вага тіла в залежності від того, які частини труться сильніше (а значить, і можуть призвести до затримки).

Спеціальні мішечки з тканини, надіті поверх тіла змій, допомогли з'ясувати, що ці рептилії не можуть пересуватися без допомоги «чіпляються за землю» лусочок (на фото праворуч). Ху порівнює лусочки з лезами ковзанів, на яких зручно рухати вперед і назад, але майже неможливо в сторону (фото David Hu).

Після внесення відповідних змін до математичну модель «теоретична» змія стала рухатися на 35% швидше. А це значення було набагато ближче до швидкості руху справжніх королівських змій Кемпбелла.

Вимірявши співвідношення інерційних сил і сил тертя, американці прийшли до висновку, що другі вносять на порядок більший внесок в рух рептилій.

Дане теоретичне дослідження має цілком реальне застосування. Багато наукові групи створюють роботів-змій. І їм важливо дізнатися більше про те, як пересуваються справжні рептилії.

Деякі робототехнічні механізми мають колесами, які перешкоджають руху в бік. Однак якщо розробники роботів підберуть матеріал з такими ж властивостями, як у лусочок змій, то, можливо, від коліс можна буде відмовитися.