Форма брюха помогает змеям лучше цепляться при лазании
Биолог Брюс Джейн из Университета Цинциннати исследовал, как анатомия и поведение различных видов змей позволяют им ползать и карабкаться по поверхностям с разной текстурой, например, по коре деревьев.
В исследовании участвовали три вида:
- Удав обыкновенный — крепкий и тяжелый.
- Маисовый полоз — среднего размера и веса.
- Коричневая бойга — стройная и подвижная.
Ключевое анатомическое отличие: В отличие от большинства змей с почти круглым сечением тела, у коричневой бойги брюхо имеет форму «буханки хлеба»: верх округлый, а снизу есть острые углы — кили. Это складки кожи по бокам брюха. У маисового полоза эта черта выражена слабее, а удав — самый «округлый» из изученных видов.
Функция килей: Эти острые кили позволяют древесным змеям цепляться за малейшие неровности коры, предотвращая скольжение, и быстро взбираться на деревья с меньшими затратами энергии.
Результаты исследования, показывающие преимущества килеватой формы для эффективного лазания, опубликованы в декабрьском номере Journal of Experimental Biology.
Эксперимент с искусственными ветвями
Джейн моделировал разнообразие естественных ветвей, используя цилиндры:
- С разной крутизной.
- С разной текстурой поверхности: гладкие или с выступами («колышками») высотой от 1 до 40 мм.
Основные выводы:
Кили предотвращают скольжение и позволяют использовать быстрый и энергосберегающий способ ползания, особенно на крутых поверхностях. Коричневые бойги могли взбираться по вертикальному цилиндру, отталкиваясь от выступов высотой всего 1 мм.
Змеи меняют поведение в зависимости от структуры поверхности:
- На гладких крутых цилиндрах все виды двигались «гармошкой» (концертино): S-образные участки тела периодически останавливались и сжимали цилиндр.
- При наличии достаточно высоких выступов и на пологих склонах змеи балансировали и скользили, отталкиваясь от выступов.
Эффекты текстуры поверхности на скорость и поведение различались у видов:
- Коричневая бойга (чемпион по скорости) чаще использовала плавные извилистые движения на более широком диапазоне поверхностей и углов.
- Удав и маисовый полоз чаще применяли медленное движение «гармошкой».
- Несмотря на низкую скорость, удавы благодаря силе лучше справлялись с крутыми поверхностями, на которых маисовые полозы не могли двигаться.
Практическое применение
Исследование может помочь в решении практических задач:
- Борьба с инвазивными видами: Понимание механизмов лазания коричневой бойги (завезенной на Гуам и нанесшей ущерб экосистеме и экономике) поможет создавать поверхности, непроходимые для этих змей. Например, можно разработать специальные муфты для оттяжек опор ЛЭП, по которым змеи добираются до проводов, вызывая короткие замыкания и отключения электричества.
- Биоинспирированная робототехника: Сотрудничество с инженерами для создания роботов, способных, подобно змеям, передвигаться в труднодоступных местах (трубы, завалы).