Рейтинг@Mail.ru
Поиск
x
National Geographic №194, ноябрь 2019
Журнал №71, сентябрь–октябрь 2019
Это новый сайт National Geographic Россия. Пока мы работаем в режиме бета-тестирования.
Если у вас возникли сложности при работе с сайтом, напишите нам: new-ng@yasno.media
Природа

Кто так пьет?

Андрей Журавлев
15 апреля 2013
/upload/iblock/194/1945148861d16f5af2978f321fd8631e.jpg
Колибри пилоклювый рамфодон показывает ученым кончик длинного раздвоенного языка.
Фото: Алехандро Рико-Гевара
/upload/iblock/5ab/5abf2e1d07de915c8bbdf2386573b65f.jpg
Благодаря скоростной съемке можно разглядеть, что кошка касается воды верхней стороной языка, самым его кончиком, поверхность которого – гладкая, а не шершавая.
Фото: Елена Дзюбанова
/upload/iblock/3fe/3fe1460f8216f3efccd4612556b8e378.jpg
Жук-чернотелка (Onymacris unguicularis) выжидает посреди пустыни Намиб, пока на его надкрыльях сконденсируются достаточно большие капли, которые сами соскользнут в рот.
Фото: Getty Images/Fotobank.ru
/upload/iblock/1a9/1a99e7018e90acd83cc45d0967ec8c42.jpg
Длинный язык жирафа оставил водяной петлевидный след, показывая на какие ухищрения приходится идти этому животному, чтобы утолить жажду.
Фото: Science Photo Library
/upload/iblock/7c6/7c69a325629ef1a52bfa238cbe0dd404.jpg
Летучая мышь монтерейская ночница пролетает над поверхностью реки, обмакивая свой мохнатый, как щетка, язычок в воду.
Фото: Getty Images/Fotobank.ru
/upload/iblock/206/2067e85a3c90ab45132c07f0a6f91439.jpg
Самец комара пьет воду, используя хоботок; ближе к голове хоботок расширяется, превращаясь в воронку.
Фото: Ирина Козорог
Все мы – живые организмы – не более чем сосуды с водой. И стоит лишиться малой доли собственной драгоценной влаги, как мы начинаем томиться неутолимой жаждой.
Для обитающих в морях и реках рыб, медуз, улиток и прочей живности восполнение запасов воды сложной задачей не представляется: стоит открыть рот, и жидкость начнет поступательное движение из безграничного внешнего резервуара в ограниченный внутренний. Многие морские организмы даже пищу получают вместе с водой, недвижно осев в зоне сильных течений. Но те, чьи предки решили сотни миллионов лет назад прогуляться по суше (и, видимо, не нашли обратной дороги), пьют с помощью органов, имеющихся в наличии. У нас, приматов, для этого есть мускулистые губы и щеки, позволяющие удерживать воду, прежде чем проглотить ее, а еще руки с ладошками – готовыми мисками, которыми воду можно черпать и подносить ко рту. Многие очень разные животные, от мухи до слона, обзавелись естественным насосом – хоботом. С помощью хобота, за счет разницы давлений, которая и у комара, и у слона составляет примерно 0,1 атмосферы, вода всасывается в ротовую полость. Самый мощный насос хоботной системы у постельного клопа – 0,8 атмосферы. Оно и понятно: его любимая жидкость – кровь – плотнее обычной пресной воды. Всасывание – один из самых распространенных способов пополнения водных запасов. Биофизики Вончюнг Ким и Джон Буш из отделения инженерной механики Массачусетского технологического института (МТИ) занялись исследованием такого вроде бы обычного процесса, как питье, и выяснили, что всасывание бывает капиллярным, вязким и инерционным. Все зависит от того, каким силам природы нужно противодействовать и с помощью каких механизмов. Силу вязкого трения приходится преодолевать нашим братьям наименьшим – насекомым, которые пьют нектар. Эта вкусная жидкость тем сытнее (обеспечивает большим запасом энергии), чем больше в ней сахара. Однако по мере повышения содержания сладкой составляющей – с 10 до 60 процентов – вязкость нектара возрастает почти в 50 раз! Все может слипнуться в прямом смысле. Зато этим даром цветов можно быстро насытиться, а чем быстрее наешься, тем меньше опасность, что тебя самого съедят. К слову, в виду такой опасности стремительные бабочки – бражники – вообще предпочитают питаться в сумерках и «не покладая крыльев», на лету.
Кошка может удерживать в пасти от 3 до 17 глотков жидкости. От поверхности кошачий язык отрывается со скоростью 78 сантиметров в секунду.
Похожие на бражников расцветкой, размером и умением есть на ходу, то есть в полете, колибри больше полагаются на капиллярное всасывание. Их длинный язык – это тоже своего рода хобот, который они запускают в глубокие чашечки цветов. «Кончик языка у колибри раздваивается, словно змеиное жало, и образует два желобка, каждый толщиной 25 микрон, – рассказывает орнитолог-биофизик Алехандро Рико-Гевара из Университета Коннектикута. – Желобки состоят из ороговевшей ткани, и каждый поддерживается роговым стержнем. Ни мускульных, ни нервных тканей в них нет, и сворачивать язык в трубочку птица не может. Он сворачивается сам под давлением нектара, стоит только колибри макнуть туда язык». В трубочке, диаметр которой составляет всего 300 микрон, образуется капиллярное давление, под действием которого нектар и перетекает в клювик. За секунду колибри успевает погрузить язык в нектар пять раз. Слон и многие другие крупные млекопитающие всасывают воду, противодействуя силе тяжести с помощью мускулов хобота или губ и щек. А вот у собак и кошек, в том числе львов и тигров, щечные мускулы оказались к такому действию непригодными. Поэтому они не всасывают жидкость, а лакают – по сути, лижут поверхность воды языком. Группа биоинженера Педро Рейса из отделения гражданского и природоохранного проектирования МТИ использовали современную высокоскоростную видеотехнику, чтобы понять природу вроде бы простых движений кошачьего языка. Домашняя кошка опускает мордочку к миске с молоком и высовывает язык, касаясь жидкости верхней стороной самого его кончика. Когда язык втягивается обратно благодаря силам поверхностного натяжения и инерции, струйка молока устремляется за ним. Кошке остается только вовремя, пока молоко под действием силы тяжести не полилось обратно, сомкнуть челюсти. А там уже ребристое небо и шершавый язык сработают как стенки временного резервуара. Одновременно кошка может удерживать в пасти от 3 до 17 глотков жидкости. От поверхности кошачий язык отрывается со скоростью 78 сантиметров в секунду. Невооруженным глазом за ним не уследить, при том что короткометражка о лакающей кошке была снята еще в 1940 году и получила «Оскара». «Собаки, – говорит Педро Рейс, – жидкость не только лакают, но и зачерпывают: у них язык загибается черпачком и погружается в воду, а силы инерции помогают отправить глоток в пасть. Черпачок этот образуется на нижней поверхности языка». С выводами коллеги не согласны Алфред Кромптон и Кэтрин Музински из Музея сравнительной зоологии при Гарвардском университете. Они снимали лакающую собаку в режиме рентгенографии и не заметили в ее движениях никаких отличий от кошачьих: собака точно так же лижет воду верхней стороной языка, а не нижней. Можно было бы, конечно, посмеяться над столь глубокими темами исследований ученых, но на самом деле все эти люди занимаются проектированием гибких роботов. Без точных знаний о механизме бессуставных и безопорных органов вроде хобота или языка такого робота не создать. У природы много чему еще можно поучиться. Например, тому, как добывать воду в пустыне, обходясь без колодцев и акведуков. Жуки-чернотелки из пустыни Намиб научились этому миллионы лет назад. Поверхность их жестких надкрылий состоит из водоотталкивающих ложбинок и притягивающих влагу ребрышек между ними. Утренний туман конденсируется именно на ребрышках, и поскольку такое положение капель неустойчиво, а в ложбинки стечь они не могут, то устремляются вперед – прямо в рот жука, а сам он при этом принимает приятный прохладный душ. Совсем неплохо перед началом жаркого дня. Этим же приемом пользуются некоторые ящерицы в пустынях Австралии и Северной Америки. Если строить в пустынях дома, то наклонные стены с подобной поверхностью могли бы служить водонакопительными и одновременно охладительными системами. Самые простые приспособления для питья – это клювы-черпаки, которыми пользуются куры, утки и многие другие птицы, и языки-щетки. Покрытые многочисленными волосками, они помогают насытиться муравьям, пчелам и некоторым видам летучих мышей даже очень густым нектаром – на 60 процентов состоящим из сахара. У крыс и ящериц языки уподобились губке: они пористые и впитывают воду, которая отжимается во рту. Им не обязательно искать водоем или плошку, наполненную до краев, – достаточно полизать влажную поверхность. Как пьют люди, тоже в общем известно. Даже повод не нужен.