Як ігуана ходить по воді - спектр науки
Як ігуана ходить по воді
Василіски шолома славляться своєю унікальною здатністю бігати по воді. Оливково-коричневі ящірки з сімейства ігуанових із двома світлими бічними смугами і темними поперечними плямами мають довжину до 80 сантиметрів і вагу 200 грам. На додаток до величезного хвоста, який складає близько двох третин довжини тіла, особливістю є головний шолом, який дав йому назву, і високий задній гребінь у самців.
Тварини живуть у тропічних лісах Центральної Америки і харчуються дрібними тваринами та фруктами. Зазвичай вони сидять на навислих гілках на краю водойми. Злякавшись, вони опускаються у воду і мчать по поверхні ставка чи річки на задніх лапах у напіввисокому положенні; молоді тварини, здається, повністю ковзають у повітрі, тоді як дорослі екземпляри трохи опускаються. Василіски також чудово підходять для плавання та дайвінгу; але при спринті над водною поверхнею вони досягають набагато більшої швидкості до дванадцяти кілометрів на годину, так що вони легко врятуються від водяних тварин.
Для того, щоб більш детально дослідити фізичний фон чудодійної левітації поблизу, ми зробили відеозаписи семи василісків, що крутять педалі по воді, та побудували механічні моделі. В результаті ми змогли детально простежити послідовність рухів та визначити, які компоненти наскільки сприяють підйому.
Спочатку василіск ляпає по поверхні води однією із двох задніх стоп, у яких є п’ять довгих пальців з пазурами. У тварини середнього розміру вагою близько 90 грам поверхневий натяг води, який ефективний при контакті з плоскостопістю, забезпечує 23 відсотки сили, необхідної для утримання тіла в повітрі. Протягом наступної частки секунди ящірка штовхає рухом махаючої ноги вниз, так що вона різко витісняє воду і створює заповнену повітрям западину. Василіск відштовхується від викинутих водних мас і одночасно використовує різницю гідростатичного тиску між поверхнею води і дном заповненої повітрям порожнини під її підніжжям. Разом із поверхневим натягом води обидва ефекти, згідно з нашими розрахунками, можуть генерувати 111 відсотків несучої здатності, необхідної повнорослій ящірці, щоб не потонути. Молоді тварини вагою всього два грами повинні набрати до 225 відсотків необхідної плавучості, що пояснює, чому вони більш елегантно і невимушено проганяли по водоймищах.
Але як ящірка гарантує, що підйом, отриманий при натисканні стопи, не втрачається знову, коли він піднятий? Фокус полягає в тому, щоб витягнути ногу з наповненої повітрям порожнини у воді до того, як вона закриється; таким чином тварина уникає набагато вищої стійкості рідини до тертя. Більш пильний огляд показав, що він відкинув пальці назад, розтягуючи їх і висуваючи ногу з води, поки він все ще був оточений повітрям.
Вузький шкірний шов по краях пальців ніг повинен бути корисним. Подібно парашуту, він надувається при зануренні у воду, збільшуючи тим самим перетин і, отже, ефект відштовхування. Однак при витягуванні вона руйнується, що робить стопу вужчою, щоб вона добре проходила через раніше створену повітряну порожнину.
Окрім базиліків, лише кілька перепончатих водоплавних птахів можуть ходити по поверхні води; але фізичний механізм інший і досі точно не досліджений. У будь-якому випадку, люди не можуть нічого навчитися у василісків - крім того, щоб не намагатися йти через воду. Дорослий чоловік вагою 80 кілограмів повинен досягти швидкості 110 кілометрів на годину (30 метрів в секунду) і виробляти в 15 разів більше м'язової енергії, ніж може виробляти його метаболічний апарат.