Ako chodí leguán po vode - spektrum vedy

Ako leguán chodí po vode

Bazilišky prilby sú známe svojou jedinečnou schopnosťou behať po vode. Olivovohnedé jašterice z čeľade iguanas s dvoma svetlými bočnými pruhmi a tmavými priečnymi škvrnami sú dlhé až 80 centimetrov a hmotnosti 200 gramov. Okrem obrovského chvosta, ktorý tvorí asi dve tretiny dĺžky tela, sú zvláštnymi vlastnosťami hlavová prilba, ktorá mu dala meno, a vysoký hrebeň chrbta u mužov.

spektrum

Zvieratá žijú v tropických dažďových pralesoch Strednej Ameriky a živia sa malými zvieratami a ovocím. Zvyčajne sedia na previsnutých konároch na okraji vodnej plochy. Ak sa zľaknú, spadnú do vody a šípu po zadných nohách v polopriamej polohe po povrchu rybníka alebo rieky; mladé zvieratá akoby kĺzali úplne vo vzduchu, zatiaľ čo dospelé exempláre sa trochu ponárali. Bazilišky sú vynikajúce aj v plávaní a potápaní; ale pri šprinte nad vodnou hladinou dosahujú oveľa vyššiu rýchlosť až dvanásť kilometrov za hodinu, takže ľahko uniknú útočiacim vodným živočíchom.

Aby sme podrobnejšie preskúmali fyzické pozadie zázračnej blízkej levitácie, vytvorili sme videozáznamy siedmich baziliškov šliapajúcich po vode a zostrojili sme mechanické modely. To nám umožnilo podrobne sledovať pohybovú sekvenciu a určiť, ktoré komponenty do veľkej miery prispievajú k zdvihu.

Najskôr bazilišek plácne o jednu zo svojich dvoch zadných nôh, ktoré majú päť dlhých pazúrikových prstov, na hladinu vody. U stredne veľkého zvieraťa s hmotnosťou okolo 90 gramov poskytuje povrchové napätie vody, ktoré je účinné pri kontakte s plochou nohou, 23 percent sily potrebnej na udržanie tela vo vzduchu. V nasledujúcej zlomku sekundy jašterica mávnutím ruky roztlačí svoju roztiahnutú nohu nadol, takže náhle vytlačí vodu a vytvorí vzduchom naplnenú priehlbinu. Bazilišek takpovediac odpudzuje množstvo odhodenej vody a súčasne využíva rozdiel hydrostatického tlaku medzi povrchom vody a dnom vzduchom naplnenej dutiny pod jeho chodidlom. Spolu s povrchovým napätím vody môžu oba efekty podľa našich výpočtov vygenerovať 111 percent nosnosti, ktorú potrebuje dospelá jašterica, aby neklesla. Mladé zvieratá s hmotnosťou iba dva gramy by mali získať až 225 percent vztlaku, ktorý potrebujú, čo vysvetľuje, prečo elegantnejšie a bez námahy rútili po vodných plochách.

Ako však jašterica zabezpečí, aby sa zdvih dosiahnutý pri stlačení nohy nestratil, keď sa zdvihne? Trik spočíva v vytiahnutí nohy zo vzduchom naplnenej dutiny vo vode skôr, ako sa uzavrie; týmto spôsobom sa zviera vyhýba oveľa vyššiemu treciemu odporu kvapaliny. Pri bližšej prehliadke sa zistilo, že odhodil prsty na nohách dozadu, pričom ich pri tom roztiahol a nechal nohu skĺznuť z vody, kým bola ešte obklopená vzduchom.

Pomôcť by mal úzky kožný šev na okrajoch prstov. Rovnako ako padák sa nafúkne, keď je ponorený vo vode, čím zvyšuje prierez a tým odpudzujúci účinok. Po vytiahnutí sa však zrúti, čím sa noha zúži, takže dobre zapadne do predtým vytvorenej dutiny naplnenej vzduchom.

Okrem baziliškov môže po povrchu vody prechádzať iba niekoľko vodných vtákov s prstami prstami; fyzický mechanizmus je však iný a nebol doteraz presne preskúmaný. Ľudia sa v žiadnom prípade nemôžu od baziliškov naučiť nič - ibaže by sa neskúšali prechádzať cez vodu. Dospelý muž s telesnou hmotnosťou 80 kilogramov by musel dosiahnuť rýchlosť 110 kilometrov za hodinu (30 metrov za sekundu) a vygenerovať 15-krát viac svalovej energie, koľko dokáže vyprodukovať jeho metabolický aparát.