Бегущие по воде • Анна Новиковская • Научная картинка дня на «Элементах» • Зоология

На фото — шлемоносный, или обыкновенный василиск (Basiliscus basiliscus). Эта изящная ящерица, похожая на конькобежца, скользит по воде, отталкиваясь задними лапами и высоко подняв полосатый хвост.

Если бы вместо ящерицы по воде бежал человек, мы бы решили, что это искусная подделка (каковой, к примеру, и оказалось знаменитое видео с бегущим по воде спортсменом). Но в данном случае всё честно. В том, что некоторые животные способны непродолжительное время передвигаться по поверхности воды, ученые уже давно не сомневаются. Другое дело — как это им удается?

Казалось бы, что тут такого? Среди беспозвоночных есть такие существа, которые не просто бегут, но и вполне себе стоят на поверхности воды, даже не думая тонуть. Речь, конечно, идет о водомерках — многочисленном семействе насекомых (всего их насчитывается несколько сотен видов!), которых нередко можно увидеть на поверхности пруда или даже крупной лужи. Легко отталкиваясь ногами, изящный клоп (а водомерки относятся именно к этому подотряду) может развивать скорость до полутора метров в секунду, ни разу не замочив брюшко. В чем же секрет? А в том, что вес взрослой водомерки — всего около 5–10 миллиграммов, то есть в десять раз меньше веса обычной швейной иголки! Неудивительно, что такая крошка может без проблем использовать силу поверхностного натяжения воды, чтобы не тонуть, а покрытые несмачиваемыми волосками лапки позволяют отталкиваться от поверхности воды и скользить по ней, как на коньках по льду.

Когда же речь заходит о животных покрупнее, то тут уже одним поверхностным натяжением не обойдешься: шлемоносный василиск весит не меньше ста граммов, то есть он в десять тысяч раз тяжелее водомерки! В чем же секрет? Ответ простой: в скорости. Дело в том, что василиск, если его потревожить, поднимается на задние лапы и, словно крошечный динозаврик, несется дальше, развивая скорость до 1,6 м/с! Вдобавок к этому, пальцы на его задних лапах довольно длинные: в воде они функционируют как короткие ласты, так что ящерица, по сути, передвигается по воде серией коротких мощных гребков, быстро-быстро отталкиваясь от поверхности и не давая себе утонуть.

Значительную роль при таком способе перемещения играют вес, частота движений лап и великолепное чувство равновесия: при таких гребках василиска довольно сильно раскачивает из стороны в сторону, и требуется немалая ловкость, чтобы не завалиться на бок и не упасть! Шлепая и ударяя лапами по воде, ящерица создает импульс, который обеспечивает толчок вперед и подъемную силу, причем она тем выше, чем меньше вес, поэтому молодые ящерицы (при рождении они весят всего 2 грамма) совершают более длинные забеги, чем взрослые. Вдобавок, во время каждого шага своими длинными пальцами задних лап ящерица захватывает небольшой пузырек воздуха, который позволяет минимизировать контакт с водой: василиск убирает ногу прежде, чем пузырек схлопывается.

Все четыре вида василисков, обитающих в Центральной и Южной Америке, освоили в совершенстве этот фокус, а шлемоносный василиск даже заслужил за эти трюки прозвище «ящерицы Иисуса Христа».

Впрочем, не только василиски умеют передвигаться таким образом: другие полуводные ящерицы тоже не прочь сбежать от опасности, бодро шлепая лапами по воде. Например, некоторые виды американских анолисов (Anolis), такие как Anolis oxylophus, не только выучились дышать под водой безо всяких жабр (см. картинку дня Ящерица-«аквалангист»), но и умеют бегать по поверхности водоемов. Ящерицы с задатками чудотворцев водятся и по другую сторону Тихого океана, в Юго-Восточной Азии — это парусные ящерицы (род Hydrosaurus, кстати, и переводится как «водяная ящерица»).

Стоит отметить, что все три рода этих ящериц, развивших такую похожую адаптацию, на самом деле не связаны прямыми узами: они принадлежат к одному подотряду игуанообразных, но относятся к разным семействам (василиски — к шлемовым ящерицам, анолисы — к анолисовым, а парусные ящерицы — к агамовым), так что друг другу они не больше родственники, чем медведи, куницы и волки.

Ну а что же более крупные животные — могут ли они бегать по воде? И да, и нет. Дело в том, что по мере увеличения веса требуемая скорость для такого передвижения возрастает: к примеру, было подсчитано, что человеку весом 85 кг для такого трюка пришлось бы бежать со скоростью 104 км/ч! Учитывая, что рекордная скорость бега олимпийского чемпиона Усэйна Болта составляет чуть более 44 км/ч (при весе чемпиона в 94 килограмма!), физических параметров человеческого тела явно недостаточно для такого фокуса. Но, с другой стороны, есть и еще одна группа существ, которая по земле передвигается на двух ногах: птицы.

Немалое число видов пернатых, особенно крупных полуводных, при взлете или посадке на воду некоторое время бегут по поверхности, отталкиваясь своими перепончатыми лапами. Нужной скорости они достигают с помощью крыльев, так что слишком резво перебирать при этом ногами не приходится. Но некоторые птицы умудряются бегать по воде, не поднимаясь в воздух. Среди них и два американских вида поганок: западноамериканская поганка (Aechmophorus occidentalis) и поганка Кларка (Aechmophorus clarkii), которые во время своего брачного танца пробегают по поверхности воды до 20 метров, совершая около 20 шагов в секунду — больше, чем любая другая птица!

Кроме того, удерживать вес (а поганки весят от 700 до 1800 г) на воде поганкам помогает форма ступней в виде лопасти (такая форма увеличивает силу удара о воду), а сплющенные кости стопы позволяют отводить ногу от воды сбоку, что уменьшает сопротивление.

Что же касается млекопитающих, то среди них бегунов по воде практически нет, если не считать некоторые виды дельфинов, которые могут «ходить» на хвостах: с силой работая хвостом, они поднимаются вертикально из воды и некоторое время удерживаются в таком положении, прежде чем сила гравитации повлечет их вниз. Такое поведение наблюдается и у диких дельфинов, и у содержащихся в дельфинариях, при этом ручные дельфины могут научить забавному трюку своих диких сородичей, что было продемонстрировано на примере индийских афалин (Tursiops aduncus) в Южной Австралии в 1980-е годы. После того как дикая самка афалины прошла реабилитацию в дельфинарии (после попадания в ловушку в гавани), где ее содержали вместе с ручными дельфинами, она начала демонстрировать «хождение на хвосте» спустя семь лет после возвращения в дикую природу. После смерти этой самки по кличке Билли другая самка по кличке Волна начала «ходить на хвосте», а за ней и еще несколько афалин из стаи научились этому трюку.

Подобная передача посредством социального обучения каких-то адаптивных навыков среди животных — не редкость (см. Культура у животных — не редкий курьез, а вездесущее явление, «Элементы», 13.04.2021), в отличие от случая, когда сородичи начали подражать поведению, не приносящему очевидной пользы, кроме, разве что, удовольствия.

Фото с сайта critter.science.

Анна Новиковская

от mejor meta

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *