Почему язык хамелеона работает в холодную погоду (с видео)

У хамелеона в холодную погоду замедляется метаболизм, но его язык продолжает быстро работать для захвата добычи. Новое исследование выяснило причину: язык не полагается на прямое сокращение мышц, и этот механизм более устойчив к холоду, чем мышцы.

Холоднокровные и скорость

Покрытый хамелеон (Chamaeleo calyptratus) ловит добычу, "выстреливая" языком. Будучи холоднокровным (эктотермным), он зависит от температуры окружающей среды. При похолодании его мышцы работают хуже. Исследователи из Университета Южной Флориды под руководством Кристофера Андерсона обнаружили, что язык хамелеона ускоряется с 41 G и достигает длины, равной двум длинам тела. Механизм его выброса имеет дополнительные преимущества в холодную погоду.

У эктотермов низкие температуры могут значительно снижать их скорость и способность ловить добычу или убегать от хищников. Например, у лягушек расстояние прыжка может сократиться более чем на треть. Однако особый механизм работы языка хамелеона позволяет им питаться при всех температурах в их среде обитания — от 3,5°C в горных районах до 39°C в пустыне.

Механизм "лука и стрелы"

Механизм языка — это система растяжения и высвобождения, подобная луку и стреле. Эластичная ткань в языке растягивается сокращающейся мышцей. Энергия накапливается в эластичной ткани, и при её высвобождении язык "выстреливает", достигая полной длины всего за 70 мс (примерно в пять раз быстрее, чем моргает глаз). При низких температурах сокращающаяся мышца работает медленнее, но в эластичной ткани накапливается такое же количество энергии.

Эксперимент с высокоскоростной съёмкой

Исследователи использовали высокоскоростную камеру Photron, чтобы сравнить работу мышц, втягивающих язык обратно в рот (на которые холод влияет), и механизма выброса языка при 15, 25 и 35°C. Они обнаружили, что скорость втягивания языка падала более чем на 42% при каждом снижении температуры на 10°C, а скорость выброса снижалась всего на 10–19% при таком же перепаде температур.

Значение исследования

Андерсон отметил, что исследование может помочь учёным понять, как изменения температуры влияют на поведение других животных. Оно также может найти применение для людей, например, при проектировании протезов конечностей, которые должны хорошо функционировать при низких температурах.

Исследование опубликовано на этой неделе в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).