Змеи используют трение и перераспределение веса для передвижения по плоской поверхности

Исследователи из Нью-Йоркского университета и Технологического института Джорджии выяснили, что змеи используют как трение, создаваемое их чешуёй, так и перераспределение веса для скольжения по плоским поверхностям. Их выводы, опубликованные в последнем выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences, противоречат предыдущим исследованиям, которые показывали, что змеи двигаются, отталкиваясь боком от камней и веток.

«Мы обнаружили, что брюшные чешуйки змей ориентированы так, чтобы препятствовать скольжению в сторону хвоста и боков, — сказал ведущий автор статьи Дэвид Ху. — Эти чешуйки задают змее предпочтительное направление движения, что делает его похожим на движение колёс, лыж для бега по пересечённой местности или коньков. Во всех этих случаях скольжение вперёд требует меньше усилий, чем скольжение вбок».

Исследование было сосредоточено на фрикционной анизотропии — сопротивлении скольжению в определённых направлениях — брюшных чешуек змеи. Хотя ранее учёные предполагали, что эта анизотропия может играть роль в передвижении по плоским поверхностям, детали процесса не были понятны.

Чтобы изучить этот вопрос, исследователи сначала разработали теоретическую модель движения змеи. Модель определяла скорость центра масс змеи как функцию скорости и размера её волнообразных изгибов, учитывая законы трения и фрикционную анизотропию чешуи. Модель показала, что движение змеи возникает в результате взаимодействия поверхностного трения и её внутренних мышечных усилий.

Для подтверждения предсказаний модели исследователи измерили сопротивление скольжению змеиной чешуи и отследили движение змей в серии экспериментов на плоских и наклонных поверхностях, используя видео- и покадровую съёмку.

Результаты показали тесную связь между предсказаниями модели и фактическим движением змей. Теоретические расчёты модели в целом соответствовали реальной скорости движения тела змей как по плоским, так и по наклонным поверхностям.