Биологи объяснили способность ящериц быстро бегать по воде

Крошечные гекконы способны обгонять даже уток и некоторых аллигаторов благодаря скоординированному использованию четырех приемов бега по воде.

«Они могут взбежать по стене на скорости метр в секунду, они способны парить, развернуть себя в воздухе резким движением хвоста и на полной скорости приземлиться на нижней стороне листа. Еще они и по воде бегают, — говорит профессор Калифорнийского университета в Беркли Роберт Фалл (Robert Full). — Этого не может никто; гекконы — супергерои».

Фалл исследует этих небольших, но весьма необычных ящериц уже много лет, и недавно в журнале Current Biology появилась очередная статья его команды, в которой ученые раскрывают механизм, позволяющий гекконам бегать по поверхности воды. Возможно, эта находка когда-нибудь найдет применение при создании легких и стремительных роботов, как и уникальные микроструктуры на лапках гекконов пригодятся для очистки орбиты от космического мусора.

В природе южноазиатский плоскохвостый геккон Hemidactylus platyurus способен перебегать водные преграды, спасаясь от преследования на скорости до метра в секунду — быстрее, чем могут разогнаться многие даже более крупные водоплавающие животные, не говоря уж о мелких вроде насекомых. Большие животные удерживаются на воде за счет сильных движений хвоста и конечностей: так, даже дельфины некоторое время могут «плясать» на хвосте над водой. И наоборот, легкие пауки и насекомые держатся «сами по себе», за счет поверхностного натяжения.

Расчеты, проведенные командой Роберта Фалла, показали, что шестиграммовые гекконы находятся ровно посередине между теми и другими. Эти ящерицы уже слишком тяжелы для того, чтобы держаться поверхностным натяжением, но и слишком легковесны для нужных мощных движений. Для того чтобы разобраться в их беге по воде, пришлось поставить лабораторные эксперименты.

Легкие животные могут удерживаться на воде за счет сил поверхностного натяжения, тяжелые — прилагая дополнительные усилия движениями ног или хвоста. Гекконы находятся посередине между теми и другими / ©PolyPEDAL, UC Berkeley

 Заставляя плоскохвостых гекконов бегать по воде аквариума, ученые фиксировали их движения с помощью высокоскоростной видеокамеры, а затем анализировали записи и тестировали различные модели. Обнаружилось, что они остаются на поверхности и даже мчатся по ней на большой скорости благодаря действию четырех сил.

Во-первых, это то же поверхностное натяжение, которое до определенной степени поддерживает ящерицу. Во-вторых, дополнительную силу дают движения лап, благодаря которым плавают крупные животные. Уходя в воду на короткое время, они загребают пузырьки воздуха, усиливающие плавучесть.

Четыре хитрости бега по воде: глиссирование, поверхностное натяжение, удары лап и толкающие движения хвоста / ©PolyPEDAL, UC Berkeley

Кроме того, гекконы пользуются преимуществами своей гладкой, гидрофобной кожи, которая при быстром перемещении по воде позволяет глиссировать, скользя по глади, как скоростной катер. Эта скорость обеспечивается четвертым инструментом — боковыми движениями хвоста, который создает направленную вперед «тягу» и стабилизируют тело. Роберт Фалл добавляет, что все эти характеристики, так или иначе, встречаются в животном мире, но гекконы уникальны тем, что сочетают их все.