Вчені дослідили механізм пересування черепах по піску Автор: Andriy · Опубліковано: 12.03.2010 17:22 · Розділ: Наука

Переміщення плавників головастої морської черепахи по піску. Фото Nicole Mazouchova & Nick Gravish з сайту Georgia Institute of Technology.
Переміщення плавників головастої морської черепахи по піску. Фото Nicole Mazouchova & Nick Gravish з сайту Georgia Institute of Technology.

Життя таїть в собі безліч небезпек для головастих морських черепах, що щойно вилупилися, або, як їх ще називають, логгерхедів. Як тільки дитинчата залишають лоно гнізда, їм одразу ж доводиться долати відстань близько ста метрів, щоб якомога швидше дістатися до океану. Незважаючи на те, що кінцівки логгерхеда в основному пристосовані до життя в морі, а не на суші, його плавники демонструють дивовижну здатність пересуватися по траві та піску різної щільності і вологості, а також долати тверді перешкоди.

Вчені з Технологічного інституту штату Джорджія, США, провели перші в цій галузі дослідження, які показують, як черепашки за допомогою плавців можуть швидко пересуватися по пухкому піщаному ґрунті і твердому ґрунту в надії досягти океану. Знання, отримані в ході досліджень, допоможуть інженерам в майбутніх розробках спеціальних роботів, призначених для переміщення в екстремальних умовах.

Зазвичай черепахам не так легко пересуватися по піску через його сипучість. Загрузши плавниками в пісок, тварина починає ковзати і втрачати рівновагу, що в результаті значно знижує ефективність її опорно-рухового апарату. Однак, за словами Деніела Голдмана, доцента кафедри загальної та прикладної фізики, логгерхеди зуміли пристосуватися навіть до таких умов. На щільному піску біля самої води дитинчата просуваються вперед, втикаючи кігті своїх плавців в ґрунт, долаючи тим самим ковзання. На сипкій же поверхні вони відштовхуються від ущільнених ділянок, що утворюються за їхніми плавниками.

Відповідна доповідь опублікована в лютневому випуску електронного журналу "Biology Letters" за 2010 рік.

Спільно з Центром досліджень морських черепах штату Джорджія біолог Ніколь Мазучова вивчила переміщення дитинчат виду "Caretta caretta" на острові Джекілл. Дослідження проводилися в мобільній лабораторії, в якій було встановлено майже метровий випробувальний трек, засипаний острівним сухим піском. На дні треку вчені зробили дрібні отвори, через які при необхідності задували повітря. Під впливом повітряних потоків піщинки злітали і потім осідали, утворюючи нещільно покладені ділянки ґрунту. Таким чином, вчені контролювали щільність піску.

Крім треку з розрідженим піском, вчені також використовували дошку, покриту наждачним папером. Спостереження за змінами рухів черепашок на різних поверхнях були зафіксовані на швидкісну камеру. На перший погляд, здавалося, що черепашки будуть швидше пересуватися на жорсткій поверхні завдяки її негнучким властивостями. Проте, досліди показали інші результати. Незважаючи на те, що середня швидкість на піску в порівнянні з твердим ґрунтом падала на 28%, максимальна швидкість була однакова на обох поверхнях.

На твердій підставці дитинча втикало в наждак розташований на зап'ясті кіготь і, таким чином, проштовхувалось вперед. При цьому одне з його плечей оберталося в сторону корпусу, а зап'ястя не згинались, зберігаючи кінцівку повністю витягнутою. На розрідженому ґрунті, навпаки, тиск, що виходить від тонкого краю одного з плавників, змушував кінцівку заглиблюватися в пісок. Плече логгерхеда при цьому оберталося до тих пір, поки плавник не ставав перпендикулярно поверхні, а корпус зводився. Отже, дитинча занурювалося в пісок, піднімаючи своє черевце над землею, потім нахилялося вперед, зупинялося і повторювало рух знову.

Для більш детальних досліджень Деніел Голдман разом з фізиком Ніком Гравішем спорудили в лабораторії штучну плавникову модель, що відповідає реальним розмірам. Плавець складався з тонкої алюмінієвої пластини (товщина - 1.45 мм, довжина - 3 см), яку вчені занурювали в пісок на глибину від 0.25 до 1.25 см і пересували по треку. Калібровані тензодатчики, прикріплені до плавника, вимірювали силові параметри під час його руху. Дослідна модель показала, що для швидкого пересування по піску черепашці потрібно знаходити оптимальне співвідношення між великою швидкістю, що вимагає серйозних інерційних сил, і здатністю ущільнювати пісок на ходу. Деніед Голдман вважає, що для зниження ковзання плавників під час переміщення вперед результуюча осьова сила F thrust тварини має бути меншою межі текучості зернистого ґрунту, Fthrust


Інші новини розділу

  • Вчені навчилися передбачати рівень інтелекту людини

    Вчені навчилися передбачати рівень інтелекту людини · Jane Holiday · 04.07.2017 11:31

    Люди водночас люблять та ненавидять те, як швидко змінюється та упорядковується цей світ. Ця напруга відчувалася завжди, і нерідко ставала предметом для роздумів. Але тепер, коли вчені можуть створювати карти людського мозку, передбачувати інтелектуальні здібності не складає жодних труднощів.


  • Поради для швидкого написання «диплому»

    Поради для швидкого написання «диплому» · Anastasia · 07.12.2016 18:07

    На сьогоднішній день існує безліч лайфхаків, які допомагають швидко написати наукові роботи. В залежності від зайнятості та розумових здібностей студента написання робіт може забирати певну кількість часу. Перш за все, варто оцінити свої можливості і поставити певну ціль.


  • Вчені назвали найбільший вулкан у світі

    Вчені назвали найбільший вулкан у світі · Марина Левицкая · 25.12.2015 11:08

    Вулкани в усі часи приваблювали людей своєю могутністю та красою. Виверження вулкану – це неймовірне та незабутнє явище.


  • Чи може закінчитись пам'ять?

    Чи може закінчитись пам'ять? · Марина Левицкая · 02.12.2015 11:57

    Важко переоцінити роль пам'яті в житті людини. Вона допомагає засвоювати нові знання про навколишній світ і самого себе. Завдяки пам'яті людина набуває нові вміння та навички, тому це справжній подарунок долі. В повсякденному житті пам'ять допомагає правильно організувати свій час чи знайти потрібну річ.


  • Бездумне освоєння Арктики може розбудити смертельний вірус

    Бездумне освоєння Арктики може розбудити смертельний вірус · Марина Левицкая · 09.11.2015 11:08

    Науковці із Росії та Франції заявили про те, що вони виявили в сибірській вічній мерзлоті страшний гігантський вірус. Дослідники припускають, що йому близько 30 тисяч років. Він має назву Mollivirussibericum, що з латинської перекладається, як м'який сибірський вірус. Вчені вважають, що такі віруси дуже небезпечні для людини. Вони здатні виживати в будь-яких умовах на протязі досить довгого часу. Люди бездумно освоюють Арктику і тому ризикують розбудити це страшний вірус.