Хто як п'є?

Хто як п'є?
Кажан монтерейська нічниця пролітає над поверхнею річки, умочуючи свій волохатий, як щітка, язичок у воду.

Всі ми – живі організми – не більш ніж ємності з водою. Варто нам втратити лише малу частку власної дорогоцінної вологи, як ми починаємо страждати від невгамовної спраги. Щоб напитись, тваринам залежно від їх розмірів і наявності тих чи інших органів доводиться протидіяти різним фізичним силам.

Колібрі пилодзьобий рамфодон показує вченим кінчик довгого роздвоєного язика

Для риб, медуз, равликів і іншої живності, яка мешкає у морях і річках, поповнення запасів води не представляється складним завданням: варто відкрити рот, і рідина почне поступальний рух з безмежного зовнішнього резервуара в обмежений внутрішній. Багато морських організмів навіть їжу отримують разом з водою, непорушно осівши в зоні сильних течій. Але ті, чиї предки вирішили сотні мільйонів років тому прогулятись по суші (і, мабуть, не знайшли зворотної дороги), п'ють за допомогою наявних органів. У нас, приматів, для цього є м'язисті губи і щоки, які дозволяють утримувати воду, перш ніж проковтнути її, а ще руки з долонями – готовими мисками, якими воду можна черпати і підносити до рота.

Багато дуже різних тварин, від мухи до слона, обзавелись природним насосом – хоботом. За допомогою хобота, за рахунок різниці тисків, яка і у комара, і у слона складає приблизно 0,1 атмосфери, вода всмоктується в ротову порожнину. Найпотужніший насос хоботної системи у блощиці – 0,8 атмосфери. Воно й зрозуміло: його улюблена рідина – кров – густіша за звичайну прісну воду.

Самець комара п'є воду, використовуючи хоботок; ближче до голови хоботок розширюється, перетворюючись на воронку

Всмоктування – один з найпоширеніших способів поповнення водних запасів. Біофізики Вончюнг Кім і Джон Буш з відділення інженерної механіки Массачусетського технологічного інституту (MIT) зайнялись дослідженням такого начебто звичайного процесу, як пиття, і з'ясували, що всмоктування буває капілярним, в'язким і інерційним. Все залежить від того, яким силам природи потрібно протидіяти і за допомогою яких механізмів. Силу в'язкого тертя доводиться долати братам нашим найменшим – комахам, які п'ють нектар. Ця смачна рідина тим ситніша (забезпечує більшим запасом енергії), чим більше в ній цукру. Однак у міру підвищення вмісту солодкої складової – з 10 до 60 відсотків – в'язкість нектару зростає майже в 50 разів! Все може злипнутись в прямому сенсі.

Проте цим даром квітів можна швидко насититись, а чим швидше наїсися, тим менша небезпека, що тебе самого з'їдять. До слова, зважаючи на таку небезпеку стрімкі метелики – бражники – взагалі намагаються харчуватись в сутінках і «не покладаючи крил», на льоту.

Завдяки швидкісний зйомці можна розгледіти, що кішка торкається води верхньою стороною язика, самим його кінчиком, поверхня якого – гладка, а не шорстка

Схожі на бражників за забарвленням, розмірами і умінням їсти на ходу, тобто в польоті, колібрі більше покладаються на капілярне всмоктування. Їх довгий язик – це теж свого роду хобот, який вони запускають в глибокі чашечки квітів. «Кінчик язика у колібрі роздвоюється, немов зміїне жало, і утворює два жолобка, кожен завтовшки в 25 мікрон, – розповідає орнітолог-біофізик Алехандро Ріко-Гевара з Університету Коннектикуту. – Жолобки складаються з ороговілої тканини, і кожен підтримується роговим стрижнем. Ні мускульних, ні нервових тканин в них немає, і згортати язик в трубочку птах не може. Він згортається сам під тиском нектару, варто тільки колібрі вмочити туди язик». У трубочці, діаметр якої становить всього 300 мікрон, виникає капілярний тиск, під дією якого нектар і перетікає в дзьобик. За секунду колібрі встигає занурити язик у нектар п'ять разів.

Слон і багато інших великих ссавців всмоктують воду, протидіючи силі тяжіння за допомогою мускулів хобота або губ і щік. А ось у собак і кішок, у тому числі левів і тигрів, щічні м'язи виявились для цього непридатними. Тому вони не всмоктують рідину, а хлепчуть – по суті, лижуть поверхню води язиком. Група біоінженера Педро Рейса з відділення цивільного та природоохоронного проектування MIT використовували сучасну високошвидкісну відеотехніку, щоб зрозуміти природу начебто простих рухів котячого язика. Домашня кішка опускає мордочку до миски з молоком і висовує язик, торкаючись рідини верхньою стороною самого його кінчика. Коли язик втягується назад, завдяки силам поверхневого натягу та інерції, цівка молока спрямовується за ним. Кішці залишається тільки вчасно, поки молоко під дією сили тяжіння не полилося назад, зімкнути щелепи. А там вже ребристе піднебіння і шорсткий язик спрацюють як стінки тимчасового резервуара. Одночасно кішка може утримувати в пащі від 3 до 17 ковтків рідини. Від поверхні котячий язик відривається зі швидкістю 78 сантиметрів на секунду. Неозброєним оком за ним не встежити.

Жук-чорнотілка (Onymacris unguicularis) вичікує посеред пустелі Наміб, поки на його надкриллях сконденсуються досить великі краплі, які самі зісковзнуть в рот

«Собаки, – розповідає Педро Рейс, – рідину не тільки хлепчуть, а й зачерпують: у них язик загинається черпачком і занурюється у воду, а сили інерції допомагають відправити ковток в пащу. Черпачок цей утворюється на нижній поверхні язика». З висновками колеги не згодні Алфред Кромптон і Кетрін Музінскі з Музею порівняльної зоології при Гарвардському університеті. Вони знімали собаку під час пиття в режимі рентгенографії і не помітили в його рухах ніяких відмінностей від котячих: собака так само лиже воду верхньою стороною язика, а не нижньою. Можна було б, звичайно, посміятись над такими «глибокими» темами досліджень вчених, але насправді всі ці люди займаються проектуванням гнучких роботів. Без точних знань про механізм безсуглобних і безопорних органів, на кшталт хобота чи язика, такого робота не створити.

Довгий язик жирафи залишає водяний шлейф, показуючи на які хитрощі доводиться йти цій тварині, щоб втамувати спрагу

У природи ще можна багато чого повчитись. Наприклад, тому, як добувати воду в пустелі, обходячись без колодязів та акведуків. Жуки-чорнотілки з пустелі Наміб навчились цьому мільйони років тому. Поверхня їх жорстких надкриль складається з водовідштовхувальних жолобків та реберець, які притягують вологу, між ними. Ранковий туман конденсується на реберцях, і оскільки такий стан крапель нестійкий, а стекти в жолобки вони не можуть, то спрямовуються вперед – прямо в рот жука, а сам він при цьому приймає приємний прохолодний душ. Зовсім непогано перед початком спекотного дня. Цим же прийомом користуються деякі ящірки в пустелях Австралії та Північної Америки. Якщо будувати в пустелях будинки, то похилі стіни з подібною поверхнею могли б служити водонакопичувальними і водночас охолоджувальними системами.

Найпростіші пристосування для пиття – це дзьоби-черпаки, якими користуються кури, качки і багато інших птахів, та язики-щітки. Покриті численними волосками, вони допомагають насититись мурашкам, бджолам і деяким видам кажанів навіть дуже густим нектаром, який на 60 відсотків складається з цукру. У щурів і ящірок язики уподібнились губці: вони пористі і вбирають воду, яка віджимається в роті. Їм не обов'язково шукати водойму або миску, наповнену до країв, – досить полизати вологу поверхню. Як п'ють люди, теж загалом відомо. Навіть привід не потрібен.

X

Вхід

Завантажую...