Исследование папиллярных бугорков на лапах белых медведей объясняет их сцепление на льду

Три исследователя из Университета Акрона (Огайо, США) изучили лапы белых медведей, сосредоточившись на папиллярных бугорках — микроструктурах на подушечках стоп, которые помогают сцеплению. Натаниэль Орндорф, Остин Гарнер и Али Динойвала опубликовали свою работу в Journal of the Royal Society Interface.

Изменение климата влияет на экосистемы по всему миру, включая Арктику — среду обитания белых медведей. Ученые исследуют возможные последствия этих изменений для флоры и фауны. В данной работе исследователи отметили, что белые медведи часто упоминаются в новостях из-за таяния льдов, необходимых для их выживания, однако многие аспекты их анатомии изучены недостаточно. В частности, они решили изучить лапу белого медведя, которая, по их мнению, играет ключевую роль в его выживании.

Известно, что когти белых медведей короче, а лапы относительно размера тела меньше, чем у других видов медведей. Однако микроструктуры на подушечках лап — папиллярные бугорки, обеспечивающие сцепление, — ранее не изучались.

Исследование началось со сравнения лап разных видов медведей. Ученые обнаружили, что бугорки на подушечках есть не только у белых, но и у бурых и черных медведей, однако отсутствуют у малайских медведей (бируангов). При этом бугорки на лапах белых медведей визуально отличались от бугорков у двух других видов. Более детальный анализ показал, что гребни этих бугорков (папиллы) у белых медведей выше.

Предположив, что более высокие папиллы служат определенной цели, исследователи создали 3D-модели подушечек лап белого медведя. Моделирование подтвердило, что более высокие папиллы обеспечивают лучшее сцепление — критически важное качество для животного, которое большую часть времени ходит по льду. Конкретно было установлено, что папиллы у белых медведей в 1.5 раза выше, чем у бурых или черных медведей. Более того, из-за этой высоты площадь поверхности лапы у белых медведей оказалась в 1.3 раза больше, что обеспечивает увеличение фрикционного касательного напряжения на 30–50%.