Гекконы могут передвигаться по гладким вертикальным поверхностям: Как гекконы ходят по потолку?

Содержание

Геккон и нанотехнологии

Геккон и нанотехнологии

Обухов Н.А. 1


1МБОУ «Лицей №159»

Ржевина Н.В. 1


1МБОУ «Лицей №159»


Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Введение


Однажды по телевизору я увидел сюжет о гекконе, бегающем по стенам и потолку. Это было захватывающее зрелище. Эти маленькие тропические ящерицы вызвали мое восхищение своим умением удерживаться практически на любой поверхности. Гекконы способны карабкаться по крутым склонам, взбираться по гладкой стене со скоростью 1 м за секунду и даже бегать вверх тормашками по потолку из полированного стекла. При этом, находясь на стене, гекконы могут поддерживать вес тела всего одной лапкой. Альпинисты могут только позавидовать таким трюкам. Оказалось что эта удивительная способность геккона каким-то образом связана с нанотехнологиями. Я задался вопросам, почему гекконы не падают, что помогает им удерживаться на поверхности и что общего у геккона и нанотехнологий?


Цель работы — выяснить причину способности геккона удерживаться на любых вертикальных поверхностях, а также найти связь между гекконами и нанотехнологиями.


Объект исследования – поверхность лапы геккона.


Предмет исследования – применение способности гекконов удерживаться на любой поверхности в нанобиотехнологии.


Проблема: что может быть общего у геккона и нанотехнологий.


Гипотеза – создание высокотехнологичных наноматериалов основывается на особенностях строения лапок геккона.


Задачи:


1. изучить научную литературу по данной проблеме;


2. провести анкетирование среди одноклассников, выяснить, насколько актуальна тема проекта;


3. узнать, кто такой геккон и чем он уникален;


4. рассмотреть строение лап геккона и механизм, который помогает ему удерживаться на вертикальных поверхностях;


5. выяснить, что такое нанотехнологии и зачем они нужны;


6. найти информацию о « геккеле» и других материалах будущего;


Методы исследования:


1. Поисковый;


2. Анализ;


3. Анкетирование.


Практическая часть


Актуальность темы среди одноклассников


Я считаю данную тему актуальной, так как в последнее время можно часто слышать слово «нанотехнологии». Ученые утверждают, что нанотехнологии найдут применение в очень многих областях деятельности: в промышленности, в энергетике, в исследованиях космоса, в медицине и во многом другом. Поэтому я предположил, что данная тема интересна не только мне, но и многим ребятам. Чтобы убедиться в этом, я решил провести анкетирование среди своих одноклассников. Были опрошены 23 человека. Анкета содержала следующие вопросы:


1.Знаете ли вы кто такие гекконы и что такое «эффект геккона»?


Ответы были следующими:


а) тропические ящерицы, способные передвигаться по гладким вертикальным поверхностям— 23 ученика


в) морские животные, способные издавать звуки на частоте 52 Гц –


0 человек


с) ядовитое насекомое —0 человек


2.Знаете ли вы что такое нанотехнологии?


а) да -19 учеников


в) нет- 4 ученика


3.Что означает слово «нано»?


а) одну девятую часть — 3 ученика


в) одну сотую часть – 5 учеников


с) одну миллиардную часть —15 учеников


4 .Какие ученые занимаются изучением и созданием наноматериалов:


а) философы и филологи- 4 ученика


в) социологи и экономисты-1ученик


с) физики, химики, биологи и специалисты по компьютерным наукам-17 учеников


1 ученик считает, что это нанотехнологи


5.Как вы думаете, есть ли что-то общее у геккона и нанотехнологий?


а) да, есть-15 учеников


в) нет, ничего общего- 0


с) не знаю – 8 учеников


6.Лапки геккона покрыты:


а) миллионами волосков, расщепленных на миллиарды нановолокон – 16 учеников


в) сотнями крошечных шишечек- 4 ученика


с) ничем не покрыты, совершенно гладкие – 3 ученика


7.Существует ли робот, способный самостоятельно передвигаться по гладким стенам и даже потолку?


а ) да, существует — 19 учеников


в) нет, не существует – 2 ученика


с ) только в фантастических фильмах- 1 ученик


8.Интересна ли вам эта тема?


а) да —19 учеников


в) нет – 4 ученика


Результаты анкетирования показали, что все ребята в классе знают, что гекконы, это тропические ящерицы, способные передвигаться по гладким вертикальным поверхностям. Большая часть класса, 19 человек знает, что такое нанотехнологии. 15 человек дали правильный ответ на вопрос что означает слово «нано» (одна миллиардная часть). 17 человек правильно считают, что изучением и созданием наноматериалов занимаются физики, химики, биологи и специалисты по компьютерным наукам. 15 учеников считают, что у геккона и нанотехнологий есть что-то общее, и 8 человек не знают ответа на данный вопрос. 16 ребят ответили правильно на вопрос «чем покрыты лапки геккона?» (миллионами волосков, расщепленных на миллиарды нановолокон). Большинство класса, 19 человек считают что робот, способный самостоятельно передвигаться по гладким стенам существует. Такое же количество ребят (19 человек) считают данную тему интересной. Таким образом, я делаю вывод, что моя гипотеза о том, что данная тема интересна моим одноклассникам, подтвердилась.


Глава I. Геккон: ящерица, способная бегать по потолку.


Гекконы — обитатели тропических и субтропических областей Старого и Нового Света. Эти ящерицы живут и на континентах, и на островах, ареал их распространения обширен. У гекконов есть одна особенность — они умеют удерживаться практически на любой поверхности. Вес тела животного удерживает даже одна лапа. Поверхность может быть любой — дерево, скальная порода, даже полированное стекло. Экстраординарная способность гекконов оставалась загадкой со времен Аристотеля, который наблюдал за ними еще в IV столетии до н.э. Секрет прилипания гекконов стал темой для многих научных исследований.


Пальцы геккона прилипают практически к любому материалу (металл, древесина, стекло, гранит) при любых условиях (даже под водой или в вакууме), и при этом они никогда не загрязняются, не изнашиваются и не прилипают случайно к ненужным местам. Просто фантастика, не правда ли?


Объяснение этих способностей геккона оказалось настоящим вызовом для ученых, а поиск разгадки занял почти 100 лет. У гекконов нет желез, выделяющих секрецию, так что теория о клейких веществах отпала изначально.


Предлагалось несколько объяснений:


Присасывание? Присоски работают за счет того, что давление воздуха на одной стороне не уравновешивается, если на другой стороне есть вакуум. Лапки геккона могут прилипать к поверхности в вакууме, где нет давления воздуха, поэтому присасывание не может быть объяснением.


Электростатическое притяжение? Оно возникает между электрически заряженными объектами, например, между пластмассовой расческой, потертой тканью и маленькими кусочками бумаги. Но когда ученые создали условия, при которых любой заряд исчезал, лапки геккона все равно прилипали.


Трение? Но кератин — белок, который вырабатывается в коже, — слишком «скользкий». К тому же, трение не может объяснить передвижения по потолку.


Сцепление между шероховатыми поверхностями? Но гекконы могут прилипать даже к полированному стеклу.


Глава II. Физика в мире животных: лапа геккона


Эти ящерицы могут перемещаться, таким образом благодаря растопыренным ступням, похожим на ладони. У гекконов на пальцах есть маленькие гребни, покрытые тонкими волосками (щетинками). Волоски, в свою очередь, расщепляются на миллиарды нановолокон. Нановолокна способны легко цепляться за поверхность и так же легко отделяться от нее. Поэтому бег геккона по наклонной поверхности кажется свободным и стремительным.


В конечном итоге, ученые установили, что благодаря близкому контакту щетинок на лапках с поверхностью гекконы используют связи ближнего взаимодействия между молекулами, т.е. они прилипают посредством сил Ван-дер-Ваальса, названных так в честь голландского физика конца XIX века. Эта сила действует на очень маленьких расстояниях (между молекулами) и резко уменьшается при увеличении расстояния между поверхностями. Она начинает действовать только тогда, когда поверхности максимально близко приближаются друг к другу. Эти же силы заставляют слипаться два куска стекла, если их прислонить один к другому, по той же причине прилипают к различным предметам микроскопические блестки-глиттеры, благодаря им существует такое сложное явление, как силы поверхностного натяжения, позволяющие предметам держаться на поверхности воды и существовать мыльным пузырям.


В основе ван-дер-ваальсовых сил лежит кулоновское взаимодействие между электронами и ядрами одной молекулы и ядрами и электронами другой. На определенном расстоянии между ними силы притяжения и отталкивания уравновешивают друг друга, и образуется устойчивая система. Но чтобы такая слабая сила удерживала геккона на вертикальной стене, необходима огромная площадь близкого контакта между лапкой геккона и поверхностью.


Такую возможность обеспечивает сложнейшее строение лапок геккона. Используя электронный микроскоп, ученые изучали геккона Токи. Они обнаружили на его пальцах очень тонкие волоски (щетинки) длиной всего 100 микрометров, или 0,1 миллиметра (две толщины человеческого волоса). Они очень плотно размещены3 — до 14400 щетинок на 1 мм2, или около 1,5 миллиона на см2. Однако это еще не все. Каждая щетинка, в свою очередь, на конце расходится в 400-1000 ответвлений. Каждое ответвление заканчивается на конце треугольной лопаточкой. Эти лопаточки невероятно крохотные и составляют в ширину всего 0,2 микрометра (2/10 000 миллиметра). Только задумайтесь над этими цифрами: каждая лапка геккона площадью контакта чуть больше 1 см2 может прикасаться к поверхности двумя миллиардами окончаний! Просто очевидное невероятное!


Чтобы разместить такое же количество человеческих волос с плот-ностью средней шевелюры, потребовалась бы площадь целого футбольного поля. Обычная лапка имела бы намного меньшую площадь близкого кон-такта, и лишь в отдельных местах молекулы лапки очень близко прибли-жались бы к поверхности. А особенная лапка геккона, благодаря плотному размещению щетинок и их разделению (на конце) до тысячи разветвлений, имеет в миллионы раз большую площадь близкого контакта, а значит, и силу прилипания (силы Ван-дер-Ваальса). Именно дизайн (геометрия), а не химический состав поверхности, позволяет геккону удерживаться даже на потолке.


При помощи специальных инструментов исследователи из нескольких американских университетов установили, что поверхность ступни геккона Токи площадью 1 см2 способна вырабатывать силу сцепления в 10 Ньютон (что соответствует 1 кг веса).


Но оказалось, что одна щетинка имеет силу притяжения в 10 раз больше, чем ожидалось, и достаточно крепка для удержания целого муравья. Теоретически, 6 миллионов щетинок геккона могут генерировать силу, достаточную для удержания навесу двух человек.


Это говорит о том, что геккону достаточно использовать всего пару процентов своих щетинок для удержания на поверхности. Такой потенциал жизненно важен ему в природной среде обитания: на неровных загрязненных поверхностях, во время тропических штормов и т.д.


Но как же при такой силе сцепления геккон отрывает свою лапку? Обладание подобной конечностью было бы бессмысленным, если бы геккон мог только прилипать — ему нужно также быстро отлипать. Поэтому еще более удивительной и впечатляющей является способность геккона прилеплять и отлеплять лапку от поверхности целых 15 раз в секунду!


Оказывается, сила прилипания изменяется в зависимости от угла между щетинкой и поверхностью. Сила взаимодействия будет намного больше, если щетинки слегка прижать к поверхности, а затем протянуть, уменьшив угол (геккон это делает, когда ставит лапку).Щетинка может открепляться под углом более 30°. Геккон управляет «прилипанием» и «отлипанием», используя необычайно сложное поведение, которое, однако, происходит без существенных затрат энергии. Еще одно интересное свойство заключается в том, что лапки геккона самоочищаются, в отличие от клейкой ленты, на которую быстро налипает грязь, приводя ее в полную негодность. Исследователи до сих пор пытаются понять, как геккону это удается.


Глава III. Что такое нанотехнологии


В последнее время можно часто слышать слово «нанотехнологии». Если спросить любого ученого, что это такое, и для чего нужны нанотехнологии , ответ будет краток: «Нанотехнологии изменяют привычные свойства вещества. Они преображают мир и делают его лучше». Ученые утверждают, что нанотехнологии найдут применение в очень многих областях деятельности: в промышленности, в энергетике, в исследованиях космоса, в медицине и во многом другом.


Например, крохотные нанороботы, способные проникнуть в любую клетку человеческого организма, смогут быстро лечить те или иные болезни и производить такие операции, которые не под силу даже самому опытному хирургу. Благодаря нанотехнологиям появятся «умные дома». В них человеку практически не надо будет заниматься скучными бытовыми хлопотами. На себя эти обязанности возьмут «умные вещи» и «умная пыль». Люди станут носить одежду, которая не пачкается, более того, сообщает хозяину, что, например, пора обедать или принять душ. Нанотехнологии позволят изобрести компьютерную технику и мобильные телефоны, которые можно будет складывать, как носовой платок, и носить в кармане. Словом, учёные-нанотехнологи действительно намерены существенно преобразить жизнь человека.


Что же такое нанотехнологии? И как именно они позволяют менять свойства вещей? Слово «нанотехнологии» состоит из двух слов -«нано» и «технологии». «Нано» — греческое слово, означающее одну миллиардную


часть чего-нибудь, например, метра. Размер одного атома немного меньше нанометра. А нанометр настолько меньше метра, насколько обыкновенная горошина меньше земного шара. Если бы рост человека был один нанометр, то толщина листа бумаги показалась бы человеку равной расстоянию от Москвы до города Тулы, а это целых 170 километров!


Слово «технологии» означает создание из доступных материалов того, что необходимо человеку.


А нанотехнологии – это создание того, что нужно человеку, из атомов и групп атомов (они называются наночастицами) при помощи специальных приборов. Учёные договорились считать наночастицами все, что имеет размер от одного до ста нанометров. Нанотехнологии начали бурно развиваться тогда, когда появился электронный микроскоп, и люди смогли увидеть наночастицы.


Потом был создан сканирующий зондовый микроскоп, и учёные смогли наночастицы «пощупать».


А сегодня с помощью зондового микроскопа исследователи могут не только изучать поверхность наночастиц, но и определять их состав и расположение атомов в наночастицах, и даже перемещать с места на место единичные атомы и молекулы.


В 1991 году были открыты углеродные нанотрубки, наночастицы с удивительным строением и уникальными свойствами. Углеродные нанотрубки – это наночастицы, состоящие из миллиона атомов углерода, расположенных в форме полой трубки. Толщина стенки такой трубки равна одному атому углерода. Открытие нанотрубок позволило учёным создавать на их основе множество самых разных наноинструментов, например: наноскальпель, наношприц, нанотермометр, нанопинцет и нановесы.


Первым из таких инструментов стал нанопинцет, состоящий из двух углеродных нанотрубок. Ими, как китайскими палочками, он может подцеплять и перемещать крупные молекулы.


Затем были произведены самые чувствительные в мире нановесы, с помощью которых можно взвесить одну молекулу, что очень важно при создании новых материалов из атомов и молекул. Компьютерные программы позволяют получить на экране монитора объёмную модель, которую можно поворачивать во все стороны и смотреть, как изменится состояние модели при повышении или понижении температуры, давления или электромагнитного поля. Компьютерные программы учитывают все законы наномира. Наноинструменты и программы компьютерного моделирования учёные постоянно используют в своей работе, и именно с их помощью создаются новые наноматериалы и наноустройства.


Глава IV. Чему можно научиться у геккона


Существует целый раздел науки — бионика (от греч. bion — элемент жизни, буквально — живущий). Бионика занимается созданием материалов, технологий, процессов и устройств, в основе работы которых использованы идеи, заимствованные у природы.


Бурное развитие нанотехнологий в последние десятилетия послужило толчком к тому, что бионика занялась созданием уникальных материалов. Благодаря новым возможностям электронной микроскопии и прогрессу в области получения и производства наноструктур, у учёных наконец-то появилась возможность воспроизводить с той или иной долей приближения строение, а значит, и свойства некоторых природных материалов, обладающих полезными, а зачастую и уникальными характеристиками.


Система, которой природа снабдила гекконов, очень эффективна, и ученые считают, что вскоре она может найти применение, например в тормозных системах автомобилей. Шины, усеянные углеродными нанотрубками, заменяющими волоски, могут появиться уже в ближайшие десять лет. Тормозной путь у машины с такой системой намного сократится.


Исследователи работают и над созданием специальных перчаток и ботинок, которые помогут людям передвигаться, подобно гекконам, по вертикальным и наклонным поверхностям. Такое снаряжение станет незаменимым у альпинистов, спасателей и всех, кто связан с работой на высоте, «Человека-паука», который с легкостью взбирается на крышу здания по стене, можно будет увидеть на улице, а не только в играх или кино.


Ученые также создали робота, способного самостоятельно передвигаться по гладким стенам и даже стеклу, как геккон. Конечности робота покрыты крошечными щетинками, которые и удерживают его на вертикальной поверхности.


Вот только у геккона, чудо-перчаток с чудо-ботинками, да и у робот есть один недостаток. Если поместить их в воду, они теряют свою чудесную «прилипчивость». Для геккона это не беда, а вот для человека проблема большая — дождь и снег не должны мешать работе новых устройств.


Тут ученые обратили внимание на мидий. Эти двустворчатые моллюски липнут ко всевозможным предметам под водой-к скалам, к другим ракушкам, к песку. Мидии выделяют особое вещество, которым жёстко прикрепляются к любым поверхностям под водой. Но мидиевый клей фиксирует поверхности очень крепко, в таких липких ботинках не побегаешь.


И тогда ученые решили соединить клей мидий со способом передвижения геккона. Была изготовлена матрица из крошечных кремниевых столбиков толщиной 400 нанометров и высотой 600 нанометров. Матрицу разместили на крошечном кусочке гибкой ленты. Получился скотч, работающий по «системе геккона». Исследователи покрыли эти столбики слоем мидиевого клея. Получился новый материал, который назвали «гекель» (geckel— от английских слов gecko— «геккон» и mussel— «мидия»).


Ученые уверены, что этот материал вскоре будет применяться в самых разных областях человеческой деятельности. Особенно он пригодится в медицине при создании совершенно нового типа пластырей.


Заключение


Людям свойственно стремление подражать природе и учиться у неё. Тому есть множество примеров из разных эпох — от восковых крыльев Икара, чешуйчатых доспехов римских легионеров или летательных машин Леонардо да Винчи до современных застёжек-липучек, работающих по принципу прилипания колючек репейника, которые позволяют быстро застегнуть курт-ку или кроссовки. Изучая материал по данной теме, я разгадал «загадку гек-кона» и выяснил, что же помогает ему удерживаться на любых вертикальных поверхностях. Я выяснил, что существует связь между гекконами и нано-технологиями. Я узнал о том, что такое «нанотехнологии» и зачем они нужны. Таким образом, моя гипотеза о том, что знание о механизме строения лапок геккона, можно использовать при создании современных высоко-технологичных наноматериалов, подтвердилась.


Вывод:


геккон может бегать по потолку, божья коровка способна без труда передвигаться по гладкому оконному стеклу. Таких примеров еще множество. Природа наделила этих существ особой техникой сцепления с поверхностью. Человек, благодаря изобретению сверхмощных электронных микроскопов, может заглянуть вглубь природы, изучить ее уникальные свойства и использовать их в своих целях. Бионика — это технология будущего. Чем глубже ученые проникают в микроскопические разделы природного мира, тем больше секретов они узнают. Чем дальше продвигается вперед нанотехника, тем проще ученым имитировать существующие в природе мельчайшие структуры


Список использованной литературы:


1. Занимательные нанотехнологии/ М.М. Алфимова. – М.:


Парк-медиа: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015.-96с.: ил.


Интернет-ресурсы:


http://www.origins.org.ua/page.php?id_story=409


https://www.gazeta.ru/science/2008/01/31_a_2616460.shtml?updated


http://popnano.ru/analit/index.php?task=view&id=132


http://n1.by/news/2011/11/02/194973.html


Нанотехнологии


http://www.saitzemli.ru/article/gekkon


http://www.nanonewsnet.ru/news/2016/fizika-v-mire-zhivotnykh-lapa-gekkona

Просмотров работы: 748

Гекконы | Палюдариум.Ру

© 1993 — 2003 гг. В. Грачёв

      Среди содержащихся в террариуме рептилий наибольшей популярностью пользуются ящерицы семейства гекконов (Gekkonidae). Около 700 видов гекконов распространены на всех материках (кроме Антарктиды) и многих островах. Наибольшее их разнообразие приходится на Тропическую Азию и Индонезию, хотя немало их и в Африке, и в Австралии.

      Характерной особенностью гекконов является их способность передвигаться по гладким вертикальным поверхностям или даже по потолку. Долгое время считалось, что им помогают присоски, расположенные на лапах. Однако исследование с помощью электронного микроскопа показало, что эта замечательная способность обеспечивается наличием особых щеточек из микроскопических многовершинных волосков. Сотни миллионов этих волосков позволяют цепляться за малейшие неровности поверхности. Даже совершенно гладкое, на наш взгляд, стекло дает гекконам достаточно возможностей зацепиться. Иногда такие же «цеплялки» есть и на хвостах. Некоторые пустынные или обитающие в условиях умеренного климата гекконы лишены способности держаться на гладких поверхностях: они живут на земле или лазают по кустам с помощью коготков и цепких хвостов. Большинство гекконов ведет ночной или сумеречный образ жизни. Поэтому еще одной характерной чертой этих ящериц является строение их глаз — крупных, лишенных подвижных век, с вертикальным щелевидным зрачком, который сильно сужается на свету и расширяется в темноте. Такое строение глаза расширяет поле зрения и позволяет при очень низкой ночной освещенности хорошо видеть врагов или добычу. Круглый зрачок имеют представители лишь нескольких родов дневных гекконов.

      Гекконы — обычно некрупные ящерицы (лишь изредка их размер превышает 30 см), поэтому их способы защиты от врагов обычно пассивны: это покровительственные окраска и форма тела. Неяркая окраска пастельных тонов и наличие выростов и «бахромы» на теле позволяют животным так слиться с окружающими предметами, что найти их бывает крайне сложно. Задачам пассивной защиты служит и ломкий хвост, которых часто остается врагу, в то время как сама ящерица успевает убежать и спрятаться. У многих гекконов легко рвется и кожа, оставаясь в зубах или когтях хищника, а удравший геккон довольно легко и быстро отращивает новый хвост или восстанавливает утраченный кожный лоскут.

      Подавляющее большинство гекконов — яйцекладущие. Самка откладывает одно или два яйца в пергаментной или известковой оболочке. Некоторые гекконы приклеивают яйца где-нибудь в укрытии, некоторые просто откладывают их в норах или в пазухи листьев растений. Инкубация длится от 2-3 недель до полугода, часто ее длительность зависит от температуры среды.

      Гекконы — хищники. Основу их рациона составляют членистоногие (особенно пауки и насекомые), изредка птенцы или мелкие ящерицы. Очень немногие разнообразят свой рацион плодами и ягодами. Залог успешного содержания гекконов дома — это соблюдение влажностно-температурного режима и правильное кормление. Влажность и температура подбираются для каждого вида индивидуально, в соответствии с климатом на его родине, а принципы кормления более или менее общие. Очень важно не перекармливать животных. Чем крупнее геккон, тем реже нужно его кормить; ящерицы размером 20 см и более должны получать пищу 2 раза в неделю или 5 раз в две недели. Корм должен быть как можно более разнообразным и содержать все необходимые минеральные вещества и витамины. При недостатке ультрафиолетового излучения нарушается выработка витамина D, а значит, нарушается и кальциевый обмен. Особенно это страшно для малышей и самок в период размножения. Поэтому в террариуме должны стоять плошки с порошком «птичьего камня», а кормовые насекомые — обваливаться в молотом кальции и сухих витаминах для рептилий. Раз в неделю нужно облучать животных ультрафиолетом по несколько минут и давать жидкие витамины. Это удобно делать мягкой беличьей кисточкой: капля витаминов наносится на глаза или кончик морды ящерицы, которая тут же слизывает ее языком. Хотя этот метод довольно хлопотный, но он позволяет четко дозировать витамины. Гекконам родов Phelsuma и Khacodactylus, которые охотно едят кроме насекомых йогурт и фруктовые смеси для детского питания, витамины и минеральные подкормки удобно замешивать вместе с ними.

      Сцинковый геккон (Teratoscincus scincus) обитает в песчаных и лессовых пустынях и полупустынях Средней Азии и Казахстана, в Восточном Иране, Северном Афганистане и Пакистане. Сугубо ночная ящерица длиной 9-12 см. Пальцы лишены способности держать животное на гладких поверхностях, прямые, покрыты снизу мелкими шиповатыми чешуйками, а по бокам бахромой из длинных изогнутых чешуи, что позволяет животным бегать по сыпучим пескам не проваливаясь. Туловище сверху сернисто-желтоватого или бледно-зеленоватого цвета. Вдоль спины 6-9 коричневых или черно-бурых пятен, на рыжеватых боках продольная черная полоса, ниже которой бока лилово-дымчатые. Хвост голубовато-сизый или сероватый, у молодых с 3-4 бурыми поперечными полосками.

      День гекконы проводят в глубоких норах или в естественных убежищах, а на охоту выходят только после захода солнца, быстро бегая на вытянутых ногах и преследуя добычу. В природе основной пищей сцинкового геккона являются жуки и в меньшей степени другие насекомые и паукообразные. Испуганный геккон издает громкий треск-шелест, возникающий из-за трения хвостовых чешуек друг об друга. Если это не отпугнет врага, то геккон легко отбрасывает хвост или кусок кожи, за который его схватили, и убегает. Хвост и кожа быстро восстанавливаются, не оставляя следа травмы. Но, тем не менее, при содержании дома надо быть очень осторожным, чтобы как можно меньше травмировать животное. Содержать сцинковых гекконов удобно в террариумах горизонтального типа, то есть с высотой меньшей, чем длина и ширина, при низкой влажности. Грунт — тонкий слой песка или мелкий гравий. Необходимы укрытия из половинок цветочных горшков, кокосовых орехов и т.д. Грунт под укрытиями увлажняется постоянно. Над укрытиями нужно повесить лампу накаливания для местного обогрева. Температура содержания днем 27-35 °С, ночью может опускаться до 18-20 «С.

      Корм в неволе состоит из сверчков, тараканов, летом полезно давать любых насекомых из природы, исключая «волосатых» гусениц и ярких бабочек (особенно медведиц). В террариуме постоянно должна стоять поилка. С этой целью удобно использовать чашки Петри, небольшая глубина которых исключает возможность утонуть. Средняя недельная норма пищи взрослого сцинкового геккона — 6-8 некрупных тараканов или сверчков с кальцием и витаминами. Раз в неделю — облучение ультрафиолетом и мазок жидкими витаминами.

      В природе откладка яиц происходит в апреле-мае, после зимовки. Яйца сцинковые гекконы откладывают в норах. При температуре 28-30° и высокой влажности инкубация длится от 1,5 до 3 месяцев. За сезон может быть отложено до 6 яиц порциями по 1-2.

      В неволе для успешного размножения сцинковым гекконам хорошо устроить зимнее охлаждение, когда на 1-2 зимних месяца выключается подогрев и температура в террариуме снижается до 12-18 °С. Всегда должна быть поилка, и раз в неделю нужно предлагать корм, от которого животные, впрочем, часто отказываются до тех пор, пока не повысится температура. Поэтому охлаждать можно только здоровых, упитанных ящериц. После прекращения охлаждения гекконов усиленно кормят и облучают ультрафиолетом. Также желателен нижний подогрев. После спаривания нужно внимательно следить, чтобы вовремя забрать снесенные яйца, иначе они быстро погибнут при общей низкой влажности (поэтому и нужен тонкий слой песка — иначе их не найти). Отложенные яйца инкубируют при повышенной влажности и постоянной температуре в инкубаторе.

      Молодых гекконов кормят теми же кормами (естественно, меньшего размера), но более обильно, и особенно внимательно нужно следить за тем, чтобы хватало кальция, витаминов и ультрафиолета. Нужно учесть, что питаться новорожденные начинают только после первой линьки, которая наступает через 2-4 дня после вылупления.

      В одном террариуме можно держать одного самца и 1-5 самок. Несколько самцов могут ужиться только в больших помещениях, где они смогут поделить территорию. У самок внутривидовой агрессивности нет.

      Живут сцинковые гекконы обычно до 7-8, иногда до 12 лет, половозрелость наступает примерно в возрасте 1 года. Из тропических гекконов, способных «бегать» по стеклу, чаще всего в неволе содержат токи (Gekko gecko) — обитателя тропических лесов Юго-Восточной Азии. Впрочем, в последнее время эти ящерицы приспособились жить даже в больших городах. Токи — крупный ночной геккон длиной до 35 см. Основной фон тела — серо-голубой, по нему разбросаны пятна красно-коричневого цвета. Покровы тела бугристые и прочные, поэтому можно не опасаться порвать кожу при манипуляциях с животным. Опасаться нужно скорее за сохранность собственных пальцев: мощные челюсти токи могут нанести весьма серьезные травмы неосторожному террариумисту. Дело осложняется тем, что, вцепившись, геккон может чуть ли не час висеть на обидчике, не разжимая челюстей.

      Содержать токи нужно в высоких террариумах с убежищами в виде дуплянок или прислоненных к стенкам кусков коры. Очень хорошо поставить толстую ветку, по которой животные охотно лазают ночью, а днем сидят на ней или на стенках террариума.

      Температура содержания около 30 °С днем и 22-25 °С ночью. Влажность нужно поддерживать высокую. Кормить крупными тараканами и сверчками, можно давать новорожденных мышат, но это не обязательно. Как и у большинства тропических гекконов, размножение происходит в течение всего года с перерывами и не требует охлаждения, необходимого для гекконов из стран с умеренным климатом. Токи приклеивают свои яйца к стенкам террариума или предметам его оформления. Инкубация при температуре 20-30 °С длится от 100 до 200 дней. Яйца имеют толстую известковую оболочку, поэтому в период яйцекладки самкам необходимо большое количество кальция. Эта проблема легко решается постоянным наличием в террариуме чашечки с молотым «птичьим камнем», который токи охотно поедают. Нельзя забывать и о витаминах.

      Иногда активный самец сильно изнуряет самок, поэтому за ним нужно внимательно следить и при необходимости отсаживать. По этим же причинам на одного самца должно приходиться по 3-4 самки. В то же время при ссаживании ящериц вместе нужно быть очень внимательным, поскольку драки у этих крупных и сильных животных могут кончиться серьезными травмами, а иногда и смертью. Агрессивны у токи не только самцы, но и самки.

      Если вы не собираетесь разводить токи и хотите держать одно животное, то заводите самку. Они отличаются более мягким нравом и молчаливы. Одинокий самец, призывая самку, издает громкие крики, которые не дадут вам покоя.

      Прекрасным обитателем террариума является индомалайский лопастнохвостый геккон (Ptychozoon kuhli), живущий в Индонезии и Малайе. Это — обитатель древесных крон, практически не спускающийся вниз. Поэтому при его содержании необходимо следить, чтобы высокая влажность воздуха сочеталась с хорошей вентиляцией. Размер ящериц 10-18 см. День они проводят открыто на стволах и ветвях деревьев, где за счет покровительственной окраски и выростов по бокам хвоста, лап и челюстей полностью сливаются с фоном. Пальцы каждой лапы соединены у них перепонкой, есть и кожная складка по бокам туловища. Расправив ее и растянув перепонки лап, гекконы способны совершать планирующие прыжки на многие метры из кроны в крону. За эту способность их часто называют летучими гекконами.

      Содержать представителей этого вида нужно в просторных вертикальных террариумах, обильно озелененных, при температуре 25-30 °С днем и не менее 20 °С ночью. Как минимум раз в день террариум нужно обрызгивать. Содержать можно одного самца с 3-4 самками, между которыми бывают стычки, впрочем, легкие и не приводящие к травмам. Размножаются гекконы круглый год с несколькими недолгими перерывами. Яйца (1-2) приклеивают к стенкам или предметам оформления. Температура инкубации 25-30° С, продолжительность — от 2 до 5 месяцев. Активно несущиеся самки нуждаются в постоянной минеральной подкормке порошком «птичьего камня» и витаминами. Кормление взрослых и детенышей стандартное. Аналогично содержатся и другие представители этого рода.

      Одним из самых прекрасных представителей семейства является род дневных мадагаскарских гекконов (Phelsuma). Наиболее распространенным является дневной мадагаскарский геккон (Phelsuma madagascariensis). Это ящерица среднего размера (до 25 см), ведущая дневной образ жизни и поэтому имеющая круглый зрачок. Пальцы ног лишены когтей, но это не мешает им носиться по стеклянному потолку террариума. Изумрудно-зеленое тело этих гекконов покрыто красными пятнами, которые на голове образуют полоски: по бокам через глаза и между глазами. Такая яркая окраска хорошо маскирует ящериц среди буйства тропической растительности Мадагаскара и вместе с исключительно легко рвущейся кожей делает их нелегкой добычей для врагов.

      Условия содержания и размножения мадагаскарских дневных гекконов идентичны с другими тропическими лесными видами. Температура днем 26-30 °С, ночью 22-24 °С. Высокая влажность, обилие зелени и укрытий. Содержать лучше всего парами из-за агрессивности как самцов, так и самок. Кроме насекомых фельзумы охотно едят мягкие фрукты, йогурт, детские фруктовые смеси и мед. Необходимы витамины и кальциевая подкормка, которые лучше всего замешивать во фруктовые смеси или йогурт. Ящериц необходимо облучать ультрафиолетом 1-2 раза в неделю. Яйца мадагаскарские дневные гекконы откладывают в естественные укрытия, на грунт или в пазухи листьев крупных растений, но не приклеивают их. При температуре 26-30 °С вылупление детенышей происходит через 1,5-2 месяца. Детеныши очень чувствительны к нехватке витаминов и кальция. Продолжительность жизни фельзум около 10 лет, половозрелыми они становятся в 12-14 месяцев.


См. также:

Похожее

Быстрые удары ног и поверхностное натяжение помогли гекконам пробежаться по воде

University of Oxford / YouTube

Группа ученых из Великобритании и США изучила механизм, благодаря которому плоскохвостые домовые гекконы (Hemidactylus platyurus) могут передвигаться по поверхности воды. Они выяснили, что им одновременно помогают поверхностное натяжение, появление воздушных полостей при ударе лапками и супергидрофобные свойства их чешуи. Статья опубликована в журнале Cell Biology.

Некоторые виды животных умеют бегать по воде, но используют для этого разные механизмы. Мелкие членистоногие для удержания на воде используют поверхностное натяжение, в то время как животные покрупнее (например, ящерицы) удерживают тело над водой за счет быстрых движений конечностями. Например, василискам (род Basiliscus) опорой при движении служат воздушные полости, которые появляются в воде за счет быстрых и резких движений лапами (скорость василисков на воде может доходить до полутора метров в секунду).

Способностью бегать по воде обладают и гекконы, но, так как они меньше василисков, но крупнее членистоногих, механизм, используемый ими при движении, до конца не ясен. Изучить его решили исследователи под руководством Жасмин Нироди (Jasmine Nirody) из Оксфордского университета. В их эксперименте приняли участие шесть плоскохвостых гекконов, которых посадили к прозрачному аквариуму длиной 34 сантиметра. Для того, чтобы они начали двигаться, экспериментаторы дотрагивались до их хвоста, провоцируя побег от опасности. Последние 10 сантиметров пути были записаны на высокоскоростную камеру: всего ученым удалось собрать и изучить 63 записи.

В отличие от василисков, гекконы не удерживают тело полностью на поверхности воды, а передвигаются на четырех лапах: верхняя часть их тела при движении остается над водой, в то время как обе пары конечностей остаются в контакте с ней. Воздушные полости, которые помогают животному удерживать тело над водой, создаются за счет быстрых ударов как передними, так и задними лапами. Скорость перемещения гекконов по воде достигает одного метра в секунду, при этом двигаются гекконы точно так же, как по земле: одновременно передвигая контралатеральные задние и передние конечности.

Чтобы оценить значимость поверхностного натяжения для передвижений гекконов в воде ученые капнули в воду мыло: скорость животных снизилась вдвое, что говорит о том, что поверхностное натяжение играет роль при удержании тела на поверхности. Наконец, капнув воду на сухое тело геккона, ученые отметили супергидрофобность поверхности: это свойство помогает регулировать положение тела в воде во время совершения животными волнообразных движений тела.

Ученые пришли к выводу, что за способность удерживать тело над поверхностью воды у небольших по размеры ящериц отвечает совместная работа нескольких механизмов, которые способствуют этому у других животных: воздушные полости, создаваемые ударами о воду, и поверхностное натяжение воды. Супергидрофобная кожа, по мнению ученых, также помогает гекконам снизить вязкое трение в воде во время подводной фазы движений. В будущем, однако, также необходимо провести подобные эксперименты с другими рептилиями средних размеров, умеющими передвигаться по воде.

Еще одна интересная способность гекконов — прочная адгезия к гладким вертикальным поверхностям (поэтому их также называют цепколапыми). Более того, устройство их лапок позволяет им удерживать вес в сто раз больше необходимого: в прошлом году ученые выяснили, что это нужно для того, чтобы успешно приземляться на менее ровные и устойчивые поверхности, такие как листья деревьев.

Елизавета Ивтушок

Геккон. Среда обитания и образ жизни геккона

Гекконы — это большое и разнообразное семейство ящериц. Он включает больше девятисот видов. Гекконы отличаются от остальных ящериц характерной вытянутой формой головы, очень мелкой, похожей на кожу, чешуей, большими глазами и специфическими пальцами, позволяющими гекконам ползти по совершенно гладким поверхностям, даже по стеклу. Большая часть гекконов активны ночью, а днем греются, сидя в укрытиях или рядом с ними. Многие виды способны кричать, пищать или даже издавать ультразвук. Звуки они используют для общения или чтобы отпугивать хищников.

Разберем подробно особенности гекконов. Глаза у них большие, с узким вертикальным зрачком, который, впрочем, может сильно расширяться в темноте, чтобы улавливать даже самый слабый свет. Благодаря такому строению глаза, гекконы в 350 раз лучше видят в темноте, чем человек. Веки у них срослись в прозрачную пленку, закрывающую глаз, при необходимости геккон очищает ее языком. Лапы этих рептилий оставались для ученых загадкой в течение многих лет. Они позволяют ящерицам не только взбираться по гладким стенам, но и бегать по абсолютно гладкому потолку. Объяснить, как им это удается, получилось только недавно с помощью электронной микроскопии. Оказалось, что пальцы гекконов покрыты мелкими и очень плотно расположенными волосками — на один квадратный миллиметр кожи геккона приходится четырнадцать тысяч таких волосков. Но это еще не все — каждый волосок на конце разделяется на тысячу еще более мелких щетинок. Толщина каждой из них не достигает и микрометра, а на конце у них есть небольшие расширения. Такое количество микроскопических волосков буквально приклеивает геккона к любой поверхности за счет сил межмолекулярного взаимодействия.

Из всех ящериц только гекконы откладывают яйца, покрытые жесткой минеральной скорлупой. Многие виды приклеивают кладки к стенкам расщелин или пещерок в скалах или стенах зданий. Сами рептилии распространены повсеместно в странах с теплым климатом и занимают самые разные места обитания — некоторые живут в песчаных пустынях, некоторые — в скалах или в зданиях рядом с людьми, отдельные виды обитают в тропических лесах. Многие виды в случае опасности способны отбрасывать хвост — для этого ящерица резко сокращает мышцы и ломает в хвосте позвоночник. После того, как хвост отброшен, он продолжает некоторое время двигаться и отвлекает на себя хищника, пока ящерица убегает.

Размеры гекконов могут быть самыми разными — от 18 миллиметров (Виргинский круглопалый геккон) до 40 сантиметров (Гигантский бананоед). Питаются они тоже весьма по-разному. Большинство видов ест в основном мелких беспозвоночных, но некоторые предпочитают растительную пищу. Например, бананоед в соответствии со своим названием питается фруктами, в основном — бананами.

Среди гекконов встречаются совершенно удивительные, и о них стоит сказать пару слов. Например, мадагаскарский плоскохвостый геккон — настоящий мастер маскировки. Все его тело окрашено, как жухлая листва, хвост плоский и по форме точно повторяет древесный листок. Складки кожи на голове тоже имитируют листья. Эта ящерица живет на восточном побережье острова Мадагаскар, охотится на мелких членистоногих, а от хищников прячется в опавшей листве или на ветках деревьев, используя все возможности своего камуфляжа.

А в Азии живут лопастехвостые гекконы. У них, как подсказывает название, сильно уплощенный хвост и, кроме того, есть широкие кожаные складки между пальцами и по бокам тела между передними и задними лапами. Эти приспособления позволяют ему планировать с дерева на дерево, преодолевая при это весьма внушительные расстояния. Во время полета геккон раскидывает конечности в стороны, натягивает боковые складки и растопыривает пальцы.

В последние годы гекконы становятся все более популярными домашними животными. Самый распространенный хладнокровный питомец — пятнистый эублефар. Они отличаются разнообразной и довольно живописной окраской и толстым хвостом, в котором накапливают запас жира. В неволе ящериц кормят обычно сверчками, тараканами и личинками жуков. Бесспорным плюсом содержания такого домашнего животного является абсолютная их гипоаллергенность.

ГЕККОН-ТОКИ ДЛЯ ТЕРРАРИУМИСТА-ДОКИ | Наука и жизнь

ЖИЗНЬ НА ВОЛЕ

Геккон токи (Gekko gecko), рожденный и выросший в террариуме, легко приручается.

Геккон токи облизывает свой глаз, удаляя с его поверхности пылинки, мешающие смотреть. Владелец ящерицы может нанести на глаз капельку витамина — это замечательный метод лечения питомца.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Геккон токи (Gekko gecko) — одна из самых известных экзотических ящериц. Интересные повадки, эффектная окраска и небольшая величина сделали его желанным питомцем для многих террариумистов.

Благодаря особому строению нижней стороны пальцев геккон токи ловко передвигает ся по камням, коре деревьев и даже по вертикальному стеклу.

Наука и жизнь // Иллюстрации

В многочисленном семействе гекконовых есть ящерица токи, обитающая в Юго-Восточной Азии. У этого существа плотное, слегка приплюснутое туловище с относительно крупной головой, короткими конечностями и умеренно длинным хвостом. По сравнению с прыткой, живородящей и другими нашими ящерицами геккон кажется неуклюжим. Однако это впечатление обманчивое. Токи с одинаковым мастерством передвигается и по стволам деревьев, и по скалам, и по стенам домов, и по оконному стеклу.

Натуралисты поначалу были уверены, что на лапках геккона имеются присоски. И только с помощью электронного микроскопа удалось установить: никаких присосок у этой ящерки нет. Пальцы геккона исследовали под 35 000-кратным увеличением. Оказалось, чешуйки на их нижней стороне видоизменены по подобию расширенных пластинок, на которых поперечными рядами располагаются микроскопические щеточки, состоящие, в свою очередь, из еще более микроскопических волосков… На одном только пальце стенного геккона, жителя юга Европы и севера Африки, имеется более 200 миллионов щеточек, каждая слагается из бесчисленного множества отдельных волосков. Благодаря ничтожно малой величине крючкообразные волоски способны охватывать такие же ничтожно малые неровности гладкой (как кажется людям) наклонной или вертикальной поверхности. Причем сила сцепления весьма значительная. Не зря семейство этих ящериц ученые издавна именуют семейством цепкопалых. Впрочем, многие детали механизма передвижения геккона по совершенно гладким поверхностям неясны и по сей день…

В отличие от других ящериц гекконы обладают настоящим голосом. Свою деятельность они сопровождают разнообразными звуками типа чириканья, щелчков, писка или кваканья. Кстати, слово «геккон» происходит от крика одного из обычных африканских видов ящериц. Название «токи» (или «токей») тоже звукоподра жательное.

Большинство видов гекконов ведет сумеречный или ночной образ жизни. Они активизируются после захода солнца, как бы сменяя в природе дневных ящериц, укрывшихся в убежищах. В городах и селениях тропических стран гекконы стали обычными обитателями человеческих построек. По вечерам проворные «стенолазы» ловят насекомых, собирающихся на свет. Люди совершенно справедливо считают таких соседей полезными существами и даже специально пускают ящериц в новые жилые дома.

Крупный тропический геккон токи питается насекомыми, маленькими ящерками и лягушатами, а при случае поедает яйца мелких птиц.

Токи весьма агрессивны и не любят соседей. Обычно живут в одиночку, охотясь поблизости от укрытий. Самцы громко кричат, заявляя о своем праве на территорию. Вначале они издают своеобразное гоготание, за которым с краткими интервалами следуют звуки, передаваемые людьми, как слово «токей». Крик повторяется иногда до десяти раз подряд и внезапно прекращается, если ящерица чем-то испугана. Каждую ночь с вечера до утра токи сотни раз произносят свое имя. И этим нередко выдают себя местным жителям, отлавливающим ящериц для еды. Самки звуков не издают, поэтому редко оказываются в руках охотников. Обычно продаваемые на базаре в качестве «дичи» гекконы сильно травмированы, так как люди отлавливают их с помощью шеста со скользящей петлей на конце.

Гекконов часто привозят из тропиков в страны, где рептилии являются не кушаньем, а экзотическими животными. В настоящее время разведение токи в террариумах — не проблема для опытных любителей США, Германии, Франции, России и других европейских государств.

ТОКИ В ТЕРРАРИУМЕ

Самцы токи вырастают длиной до 30-35 сантиметров. Как правило, они заметно крупнее и ярче самок. Верхняя часть тела окрашена довольно однотипно: на сером, голубоватом, светло-оливковом или темно-зеле ном фоне множество мелких красновато-коричневых и белых пятен. Иногда пятна составляют отчетливые полосы на хвосте. У этих ночных ящериц довольно большие, лишенные подвижных век глаза, которые рептилия время от времени ловко промывает языком. Зрачок вертикальный, щелевидный на свету и расширяющийся в темноте.

Для содержания гекконов токи необходим достаточно просторный террариум размерами по длине, ширине и высоте 80 x 50 x 80 сантиметров. Несмотря на способность токи ходить по вертикальному стеклу, заднюю стенку рекомендуется задекорировать кусками и пластами древесной коры. Террариум желательно озеленить: сциндапсус, различные филодендроны, беложилковая маранта и карликовый ползучий фикус делают интерьер красивым и поддерживают высокую влажность воздуха. Горшочки с растениями закапывают в слой мелкого гравия или верхового торфа. Токи практически не повреждают зеленые насаждения. Озелененный террариум надо ярко освещать. Можно обойтись и без растительности, тогда достаточно маломощной лампы накаливания (лучше синего цвета), закрытой сверху колпаком. Лампу подвешивают в один из углов террариума для его локального обогрева. Температуру поддерживают терморегулятором: днем в разных участках террариума она колеблется от 25 до 32оC, ночью составляет 22-24оC. Оптимальная влажность воздуха 70-80 процентов. Террариум следует ежедневно (утром и вече

ром) опрыскивать теплой (40-50оC) водой, не допуская переувлажнения грунта. Прорези в потолке и в одной из торцевых стенок, затянутые мелкой сеткой, обеспечивают хорошую вентиляцию.

Токи недружелюбны и имеют достаточно крепкие челюсти, которые очень трудно разжать, не повредив их. При попытке взять ящерицу в руки она сильно раздувается, широко раскрывает пасть, шипит, время от времени издает квакающие звуки и даже пытается атаковать нарушителя спокойствия.

КОРМЛЕНИЕ

Необходимое условие для нормального содержания гекконов в террариуме — разведение дома насекомых, которыми питаются рептилии. Мучной червь, сверчки и тараканы — самые доступные корма для ящериц. В зоопарках токи время от времени лакомятся новорожденными мышатами и перепелиными яйцами.

Мучной червь (личинка жука большого мучного хруща) — неполноценная пища. Калорийность его невелика, да и соотношение кальция и фосфора неблагоприятно. К тому же у личинок, куколок и жуков хруща очень твердые хитиновые покровы, затрудняющие переваривание этих насекомых и вызывающие воспаление слизистой оболочки желудка у амфибий и рептилий. Лучше всего «мучников» перед скармливанием подержать сутки-двое на питательных кормах (морковь, яблоко, мятые вареные куриные косточки). Приобретенных мучных червей хранят в широких металлических, пластмассовых или стеклянных банках вместе с пшеничными отрубями или геркулесом в сухом прохладном помещении (сырость для них губительна, а повышенная температура ускоряет окукливание и превращение в жуков).

Самый подходящий корм для гекконов — сверчки, благодаря мягким покровам тела они усваиваются рептилиями и земноводными лучше, чем мучные черви. Единственный недостаток этих насекомых — громкое, монотонное «хоровое пение» самцов, не смолкающее ни на минуту. Обычно разводят сверчков двух видов: домашнего и двупятнистого. Производителей содержат в соотношении по пять-шесть самок на одного самца. Отличие самки — похожий на мягкую иглу яйцеклад на конце брюшка. Любой здоровый самец защищает свою территорию от конкурентов, если их слишком много, «баталии» происходят постоянно.

Для группы сверчков подходит аквариум высотой более 30 сантиметров и площадью дна 50 x 50 сантиметров. Сверху его закрывают мелкой сеткой. На дно стелют чистую бумагу и укладывают различные укрытия, в которых нуждаются насекомые (полоски бумаги, сложенные гармошкой, сфагнум, стружки, сухие листья, фрагменты картонных упаковок для яиц). Садок должен быть чистым, хорошо проветриваемым, сухим и теплым. Его желательно нагревать снизу лампой накаливания мощностью 25 ватт до температуры 24-35оC. При температуре ниже 21оC сверчки теряют активность, перестают питаться, молодь не растет. Насекомым обязательно нужна вода для питья. Ее наливают в мелкое блюдце (дно устилают ватой, чтобы сверчки не утонули) или в птичью поилку, отверстие которой затыкают тампоном из ваты или поролона. Сверчки всеядны, им можно давать детскую питательную смесь в порошке, крупы, свежую зелень (через день), тертую морковь, капусту, салат, сухой гаммарус, кусочки хлеба. Обязательны белковые корма (куриная кость с остатками мяса). При их отсутствии сверчки поедают более слабых сородичей.

Пища должна быть свежей, ни в коем случае не заплесневелой, ее кладут в отдельную посуду и помещают в садок. Для размножения насекомых в садке расставляют плошки, чашки или пластмассо вые коробочки с 5-6-сантиметровым слоем земли, торфа или хорошего мелкого песка. В них будут отложены яички. Субстрат время от времени увлажняют, но не поливкой, а с помощью шприца (воду впрыскивают в нижний слой земли). Корка, образующаяся на поверхности субстрата, мешает самкам откладывать яйца, поэтому грунт регулярно рыхлят. Развитие яиц длится около 20 дней. К концу указанного срока посуду с яйцами переносят в отдельный аквариум, где вылупляются и растут личинки. Сверчки скапливаются в трубках, разложенных на дне садка. Их отлавливают, зажимая концы трубок. Перед скармливанием насекомых, чтобы они стали менее активными, держат в холодильнике, а затем обсыпают порошком глицерофосфата кальция.

Некоторые террариумисты разводят для своих питомцев тропических мраморных тараканов и даже всем известных рыжих прусаков. Принципы разведения практически те же, что и для сверчков, но плошки с землей и отсадники для молоди не нужны. Тараканов содержат в аквариуме, затянув его сверху мелкой сеткой и смазав верхнюю часть стенок изнутри вазелином: преодолеть такое препятствие насекомые не могут. Вазелиновую кайму периодически обновляют. Аквариум должен быть плотно закрыт, но необходима и хорошая вентиляция. Тараканы не переносят повышенной влажности, к тому же от нее в садке заводится вредитель — хлебный клещ, избавиться от которого (да и то не сразу) помогают только абсолютная сухость и высокая температура (35-40оC). Садок должен стоять в теплом месте. Если обеспечить это невозможно, через сетку внутрь пропускают электрошнур с лампочкой, помещенной в глиняный горшок.

РАЗМНОЖЕНИЕ

В природе токи откладывают яйца в дупла и тому подобные убежища. В террариуме самке для размножения нужны какие-либо вертикальные укрытия в виде кусков коры. В течение почти всего года, за исключением зимних месяцев, ящерицы спариваются и производят четыре-пять кладок (по одному-два яйца) с интервалом примерно в 40 дней. Самка приклеивает яйца к неровностям древесины, и отделить их, не повредив, крайне сложно. При температуре 28-30оC зародыши развиваются 134 дня. В период яйцекладки самки очень нуждаются в минеральных добавках, содержащих много кальция. Они поедают скорлупу своих яиц, из которых появились детеныши, грызут обычный мел или таблетки глицерофосфата кальция. Длина вылупившихся геккончиков 80-110 миллиметров. Резкими движениями хвоста, покрытого яркими черными и белыми поперечными полосами, малыши отпугивают врагов. Нелишне упомянуть, что взрослые токи «без зазрения совести» поедают своих недавно появившихся детей, которым сложно прятаться в тесном террариуме. Поэтому молодежь лучше отсадить в другое жилище.

Из всего сказанного следует, что токи — питомец не для начинающего террариумиста. И уж совсем печальная судьба ждет животного, которого люди решили поселить у себя в качестве талисмана: в год Дракона — геккона, а в год Змеи — ужа…

Токи — энциклопедия видов животных

В фольклоре некоторых народов геккон токи, поселяющийся в новом доме – залог счастья и благополучия, сродни нашему домовому. А его своеобразны крик – хорошая примета, особенно если его услышат в день появления на свет младенца. Кукушка Юго-Восточной Азии – так ласково прозвали токи люди. В отличие от многих других рептилий, эта ящерица наделена природой настоящим голосом. И даже видовое имя рептилии корнями уходит как раз в характерные издаваемые ей звуки «токи» или «токей». На их основе среди населения Юго-Восточной Азии даже сложилась своеобразная игра – в ней делаются ставки на количество криков, которые  геккон токи воспроизведет в тот или иной момент времени.

Классификация

Царство: Животные

Тип: Хордовые

Подтип: Позвоночные

Класс: Пресмыкающиеся

Отряд: Чешуйчатые

Подотряд: Ящерицы

Семейство: Гекконы (Gekkonidae)

Подсемейство: Настоящие •гекконы — Gekkoninae

Род: настоящие •гекконы — Gekko

Вид: Геккон Токи (Gekko Gekko)

Внешний вид

Токи, как и большинство гекконов, ночные ящерицы. Самцы их гораздо крупнее и самок, их размер составляет 30-35 см, а также ярче окрашены. Спина у рептилий серая, голубоватая, оливковая или темно-зеленая с терракотовыми и белыми вкраплениями, на хвосте переходящими в полоски. За приспособленное к ночному образу жизни зрение отвечают крупные без подвижных век глаза с вертикальным расширяющимся в темноте зрачком — их гекконы периодически облизывают языком, промывая. Тело у токи достаточно плотное, слегка приплюснутое, голова крупная, лапы короткие, а хвост средней длины. Умение этих ящериц передвигаться даже по вертикальным поверхностям обеспечивают чешуйки на нижней части пальцев лап. На чешуйках расположены микроскопические щеточки из малюсеньких волосков, разглядеть которые ученым удалось с помощью 35000-кратного увеличения под микроскопом. На одном пальце токи наличествует более 200 миллионов таких щеточек. За счет своей малой величины их крючкообразные волоски могут охватывать любые неровности даже на поверхности, кажущейся людям абсолютно гладкой. Складывается впечатление, что на пальцах гекконов имеются присоски. Тем не менее, до конца разобраться с этим механизмом людям пока не удалось.

Не так давно в ученом мире заговорили о возможности выделения двух подвидов токи. Один из них – вышеописанный типичный геккон, обитающий по всей территории ареала. А другой встречается в южной части Китая и на севере Вьетнама. Это более крупная рептилия, окрашенная в темно-серый цвет с чуть более приглушенными оранжевыми пятнами. Спина геккона может пестрить и белыми вкраплениями, и черными пятнами, особенно контрастными у мужских особей. Глаза у этих ящериц темно-коричневые, тогда как у типичного подвида светлые. И главное, представители второго возможного подвида гекконов не издают никаких звуков, в отличие от типичных токи.

Распространение и обитание

Токи обитают на территории Юго-Восточной Азии, во влажных тропических лесах, в том числе и горных, на каменистых низкогорьях, а также рядом с людьми. Но если Азия – исконное место жительства токи, то в некоторые другие страны геккон был интродуцирован. Например, сегодня токи можно встретить на юге США, в таких штатах, как Флорида. Не избегая близости человека, эти ящерицы живут в различных жилых постройках – за чертой городов в пальмовых хижинах и даже в городских каменных небоскребах. Увидеть токи порой можно и на стене в жилой комнате, где ящерицы охотятся на разных насекомых, скажем, тараканов. Но обитают эти гекконы всегда поодиночке.

Поведение и образ жизни

Токи производят обманчивое впечатление неуклюжих и медлительных рептилий. На самом же деле эти ящерки удивительно ловко передвигаются по любым объектам – деревьям, скалам, стенам домов и даже абсолютно гладким стеклянным поверхностям. Токи ведут сумеречный или ночной образ жизни, сменяя с заходом солнца дневных рептилий. По вечерам гекконы охотятся на различных привлекаемых электрическим светом насекомых и из-за этого ценятся людьми, как полезные существа. Токи даже специально запускают в новые дома. Однако характер у этих ящерок далеко не самый дружелюбный. Они достаточно агрессивны по отношению к сородичам и не пускают чужаков на свою территорию, заявляя о праве на нее громкими криками. А кричать эти гекконы способны долго, почти всю ночь, но если их что-то испугает, то крики тут же прекращаются. По этим звукам гекконов и находят охотники, отлавливающие ящериц для еды. Сами же токи во время охоты никогда не уходят далеко от своего жилья. А их самки молчаливы, так что гораздо реже становятся добычей. Тем не менее, поймать геккона не так-то просто. У токи имеются крепкие челюсти, которые практически невозможно разжать без повреждения. Известны случаи, когда напавшая на токи змея в ответ была крепко сжата челюстями геккона, и такое противостояние продолжалось более 4 часов. Так что токи вполне в состоянии вцепиться в какой-нибудь протянутый им предмет и даже повиснуть на нем, держась только челюстями. Однако поймать геккона все-таки можно. Для этого достаточно побрызгать водой поверхность, по которой он бежит – лапы ящерицы теряют цепкость от влаги. Попадая в руки, геккон громко шипит, раздувается и широко открывает рот, пытаясь атаковать противника. Токи совсем не похож на ласковое и милое существо, и если обращение придется ему не по душе, то геккон способен болезненно укусить.

Питание

Для обеспечения гекконам токи подходящего рациона герпетологи рекомендуют разводить им корм собственными силами. Это могут быть мучные черви, различные тараканы и сверчки. В специализированных питомниках токи подкармливают перепелиными яйцами и новорожденными грызунами. Ниже несколько советов, как сделать диету токи более питательной. Что касается мучных червей, то они не могут считаться особенно калорийным кормом, а твердые хитиновые покровы этих личинок затрудняют пищеварение и могут привести к воспалениям желудков у ящериц. Поэтому перед скармливанием червяков рекомендуется подержать на питательных кормах, чтобы они набрали вес. И ни в коем случае нельзя хранить мучных червей в сырых помещениях, лучше для этого подходят емкости с отрубями или овсяной крупой.

Более подходящим лакомством для токи являются сверчки. Эти насекомые несколько мягче и лучше усваиваются. Правда, они способны довольно громко петь, так что лучше помещать сверчков такое место, где их пение не будет раздражать окружающих. Владельцы гекконов токи чаще всего разводят домашнего и пятнистого сверчков, придерживаясь определенных условий, описанных в соответствующей литературе по разведению насекомых.

И наконец, еще один вид корма для токи – тропические мраморные тараканы. Пусть вас не пугает, что этих насекомых трудно достать. Их можно заменить и самыми обычными рыжими прусаками. Их, как и сверчков, разводят согласно определенным условиям содержания и держат в специальном аквариуме. Так что забота о питании токи оказывается достаточно хлопотным делом. В природе все гораздо проще. Там геккон сам выбирает подходящих насекомых, а также ловит мелких ящерок, лягушек и даже разоряет птичьи гнезда с мелкими яйцами. Воду же эта ящерица специально не пьет – влагу она собирает, слизывая росу с растений, поэтому поилку в террариум ставить необязательно, достаточно периодически обрызгивать его, создавая для геккона имитацию росы.

Размножение

Ни для кого не будет открытием тот факт, что гекконы токи – яйцекладущие. Эта особенность свойственна большинству ящериц. Для того чтобы сделать кладку, самке токи необходимо убежище. В природе таковым чаще всего оказывается дупло или щель в каком-нибудь строении. В террариуме же для самки приспосабливают специальные укрытия из кусочков коры. Токи чрезвычайно плодовиты, но эта плодовитость выражается не в количестве яиц, а в круглогодичном спаривании. За год, кроме зимних месяцев, самка геккона в состоянии делать 4-5 кладок с интервалом в полтора месяца. В кладке по 1-2 яйца. Яйца геккон токи особым образом приклеивает к стенкам гнезда, и отлепить их, не повредив, практически невозможно. Инкубационный период проходит при температуре 28-30 градусов и занимает порядка 5 с половиной месяцев. Кормить отложившую яйца самку следует особенно тщательно, добавляя ей в рацион различные кальцинированные добавки. А когда детеныши вылупятся, мама съест скорлупу яиц, тоже богатую кальцием. Размеры новорожденных токи составляют не боле сантиметра. Маленькие гекконы ярко окрашены и очень быстро двигают полосатым хвостом – это отпугивает хищников. Однако родители способны съесть свое потомство, если террариум покажется им слишком тесным для всего семейства. Например, бывали случаи, когда самец-производитель из появившегося помета поедал только самцов, устраняя таким образом возможную конкуренцию. Конечно, каннибализм в семействе токи случается не всегда, но все же молодняк рекомендуется отсаживать от взрослых гекконов. Кладку самки токи делают преимущественно по ночам. Иногда ее помещают в инкубатор, а иногда оставляют в террариуме. Случаются и общие кладки нескольких самок в одном гнезде. При этом мама-геккон никогда не отходит далеко от гнезда, хотя нельзя сказать, что ей свойственна сознательная забота о потомстве. Появившиеся на свет токи почти сразу начинают линять и поедают слезающую кожицу.

Интересные факты

Гекконы токи считаются полезными для людей не только как уничтожители насекомых. Удивительно, но этих ящериц в некоторых азиатских странах до сих пор используют в народной медицине. В какой-нибудь тамошней аптеке запросто можно встретить такую сушеную или живую рептилию, а также купить изготовленный из нее порошок, мазь или настойку. Целебные свойства препаратов из гекконов токи сравнивают с лечебной силой корня женьшеня. Болезни, при которых целители назначают эти лекарства, абсолютно разные – переутомление, кашель, нервные расстройства, проблемы с давлением и т.п. Трудно сказать, помогает ли лекарство на самом деле. Однако местные жители его очень уважают.

Об этой ящерице ходит немало легенд. Одна из них воспевает умение рептилии присасываться лапами к различным поверхностям. В сказании говорится, что геккон токи участвовал во взятии неприступных крепостей, забираясь на крепостные стены с веревкой, по которой потом поднимались войска. Конечно, ящерица вряд ли сможет удержать на веревке даже одного человека – на то она и легенда. А вот нетяжелые предметы вроде шляпы токи удерживает легко – и этой его особенностью когда-то неоднократно пользовались мелкие воришки в восточных странах. В обычном домашнем террариуме встретить геккона токи практически невозможно. Это животное чрезвычайно привередливо, и обеспечить ему достойный уход в состоянии только опытный заводчик. Как раз у таких владельцев токи встречается чаще всего, поскольку этот геккон и в природе тяготеет к человеческому жилью. Группу гекконов, подобных токи, условно называют домовыми гекконами. Обитая в тропиках, эти рептилии, поселяются в различных человеческих постройках. Поэтому их часто ловят и продают любителям экзотики.

Источники

http://iguana-kras.ru/

http://zoo.link.ua

http://aquaria2.ru/

http://www.apus.ru

Электрический клей / Наука / Независимая газета




Скорость передвижения роботов по вертикальным стенкам – до 25 см/с, грязные и запыленные поверхности ему не помеха.
Фото blog.wired.com

Зрелище насколько очевидное, настолько же и поразительное: юркие машинки, похожие на детские игрушечные танки, абсолютно свободно и весьма шустро передвигаются по вертикальным стенам. Причем материал стены не имеет никакого значения – дерево, стекло, бетон, кирпичная кладка┘ Эти нехитрые с виду механизмы, так называемые электроадгезионные роботы созданы американскими учеными из исследовательской лаборатории SRI International Lab. Доклад и демонстрация их работы были представлены участникам Международной конференции по робототехнике и автоматике, проходившей в городе Пасадена, США.


Секрет этих роботизированных «скалолазов» прост и основан на использовании так называемых адгезионных явлений (адгезия – склеивание, прилипание). Точнее, на одной из разновидностей таких явлений – электроадгезии. Источник электропитания, батарейка, помещен в тело робота и выполняет несколько функций. Прижимает устройство к стене, создавая противоположные заряды на стене и на корпусе робота (разноименные заряды, как известно, притягиваются) и обеспечивает работу моторчика – движителя. Робот (а их уже имеется достаточно много модификаций) ползет по стене, а затраты энергии при этом – микроватты! Впечатляет! Ведь скорость его передвижения – до 25 см/с, грязные и запыленные поверхности ему не помеха, стоимость его невелика.


Удивительно просто, а вот поди ж ты догадайся. В интернете можно найти уже и схемы электроадгезионных управляемых роботов и посмотреть фильм об их движении по вертикальным стенам и дверям из самых различных материалов.


Но, возможно, еще большее удивление вызывает то, что принцип передвижения, «приклеивания», к вертикальным поверхностям заимствован исследователями у живой природы, которая давно и активно использует адгезию в созданных ею существах. Ученые все чаще стали обращать внимание на «достижения» природы в тех или иных областях и, подражая ей, копировать ее секреты. Вновь возрос интерес к таким наукам, как бионика, биомиметика, к биотехнологиям. Участились «кражи» секретов у природы и в такой области науки, как исследование адгезионных явлений. Результаты порой бывают просто поразительные.


Издавна известно, что пчела переносит пыльцу растений на большие расстояния за счет прилипания ее к брюшку, лапкам, голове. Причина этого – в электризации волосков на теле пчелы и пыльцы растений, то есть в проявлении кулоновских сил притяжения. На этом эффекте сконструировано немало всевозможных электростатических крепежных механизмов, прижимов, захватов, роботов и тому подобных устройств.


Сам эффект сцепления различных тел при воздействии на систему внешнего электростатического поля (ВЭП) и получил название эффекта электроадгезии. А соединения, образующиеся при воздействии ВЭП на систему из двух твердых тел, называют электроадгезионными (ЭАС). При этом не требуется наличия клеевых прослоек, приложения высоких давлений и температур, вакуума, что оказалось крайне удобным для отраслей микроэлектроники, к примеру. Таким методом удалось соединять полупроводниковые пластины с металлами и диэлектриками, фольги металлов со стеклами различных марок и т.п.


Первые электроадгезионные соединения были получены практически одновременно в СССР и США более 40 лет назад (по установившейся терминологии, в США за методом закрепилось название анодной сварки). Такие соединения подразделяются на обратимые (сцепление исчезает после снятия внешнего электростатического поля), полуобратимые (сцепление сохраняется в течение некоторого времени после снятия ВЭП – иногда от нескольких минут до нескольких дней), и необратимые, сохраняющиеся десятилетиями после прекращения действия ВЭП. Причем прочность сцепления (адгезионная прочность) в последнем случае достигает 10–17 МПа. Это очень приличная величина – 100–170 атмосфер! Именно необратимые соединения оказались наиболее востребованы в электронной промышленности.


Достижения в области создания электроадгезионных соединений по своей значимости стали сравнивать в последнее время с прогрессом в электронике после открытия транзисторов в 40-е годы прошлого века. ЭАС используются ныне при изготовлении самих транзисторов, светодиодов, элементов солнечных батарей, получении вакуумплотных соединений, лазерных гироскопов, в конструкциях адаптированных (самоприспосабливающихся) структур, в том числе при производстве зеркал для космических и астрономических исследований. (Подробности изложены, например, в коллективной монографии автора совместно с В.Н.Кестельманом (США) и Е.М.Кондратьевым: «Электроадгезионные соединения. Теория и практика», М., 2004.)


Однако до самого последнего времени все ЭАС были, так сказать, «статичными». Помогли ящерицы гекконы, способные передвигаться по гладким вертикальным стенам и даже потолку (см. «НГ-наука» от 12.03.08). Причина их сцепления с гладкими поверхностями – наличие сотен тысяч и даже миллионов волоконец-щетинок на лапках. Эти щетинки контактируют с поверхностью стекла, слюды на очень малых, молекулярных расстояниях. Это приводит к проявлению сил Ван-дер-Ваальса и прочному сцеплению геккона с указанными поверхностями (подложками). Не исключено и действие чисто электростатических сил. Ведь отрыв лапки происходит за счет изменения геометрии «пучка щетинок», когда сухая (бесклеевая) адгезия преодолевается на отслаивание, а не на отрыв, для чего требуется гораздо большее усилие.


Оказалось, что похожий механизм сцепления с поверхностями характерен для пауков и мух. Поэтому многие исследователи пытались повторить природу – создать всевозможные робототехнические устройства, передвигающиеся по стенам и потолку, копируя механизм передвижения гекконов, пауков и мух.


К чести американцев из SRI International Lab, надо заметить, что они не стали слепо копировать гекконов (самолеты ведь не с машущим крылом построены, как у птиц), а «уворовали» секреты у природных мастерских с умом, учтя эффекты электроадгезии и сухой адгезии. Созданные на этом принципе устройства, с чего мы и начали свой рассказ, запросто могут передвигаться, и очень быстро, даже по вертикальным стенам.


Сразу же нашлись и заказчики на подобную технику, и дополнительные деньги на исследования. Для строительной индустрии, например, понадобились роботы – мойщики окон. Что уж говорить про военных и космическое ведомство, про министерства по чрезвычайным ситуациям и безопасности┘ В общем, сфера применения вертикально ползающих механизмов практически безгранична.

Комментарии для элемента не найдены.

ученых открыли еще один способ, которым гекконы бросают вызов физике

Любой, кто видел геккона, наверняка знает, что они могут лазить по стенам. Но эти обычные ящерицы также могут бегать по воде почти так же быстро, как по твердой земле.

Тем не менее, хотя мы знаем, как гекконы поднимаются по гладкой вертикальной поверхности с помощью бесчисленных крошечных волосков на ногах, называемых щетинками, как им удается избежать погружения в воду, до сих пор оставалось загадкой.

Мы с коллегами недавно завершили исследование, которое объясняет, как гекконы используют комбинацию техник для выполнения этого удивительного трюка.

Способность ходить по воде была зарегистрирована у более мелких животных, таких как водомер, которые достаточно легкие, чтобы их удерживало поверхностное натяжение воды, сила, действующая между молекулами воды на поверхности.

Между тем, более крупные животные, такие как поганка, могут ходить по воде, потому что они достаточно сильны, чтобы во время бега хлопать ногами по поверхности. Быстрое движение толкает воду под ногой, создавая вокруг нее воздушный карман.

Сила, направленная вверх, когда этот карман погружается под воду, удерживает животное на короткое время на поверхности.

Но размер гекконов обычно находится между этими двумя категориями. Они слишком слабы, чтобы удержаться, используя только удары по поверхности, и слишком тяжелы, чтобы оставить поверхность воды неповрежденной.

Тем не менее, их относительная скорость бега по воде приближается к скорости другой хорошо известной водной бегущей ящерицы, василиска (или «ящерицы Иисуса»), который полагается на технику ударов.

Первоначальные расчеты показали, и видеоанализ подтвердили, что в отличие от других видов, которые перемещаются по поверхности воды, гекконы используют комбинацию методов, чтобы двигаться по поверхности воды быстрее, чем при плавании через нее.

Анализируя видео, на которых гекконы перемещаются по воде, мы обнаружили, что их походка была похожа на походку василиска. Каждый шаг включает в себя втягивание ступни в воздух, удары по поверхности и поглаживание под водой.

(Полин Дженнингс)

Но в отличие от василисков, на которых не влияют изменения поверхностного натяжения воды, наши эксперименты показали, что скорость и высота головы гекконов уменьшились вдвое, когда мы добавили в воду моющее средство, уменьшив поверхность напряжение.

Это говорит о том, что они, по крайней мере, частично используют силы между молекулами воды, чтобы оставаться над поверхностью.

Мы также обнаружили, что гекконы решающим образом используют комбинацию гидростатической силы (подъем воды вверх, известный как плавучесть) и гидродинамической силы (подъемная сила, создаваемая движением по поверхности воды, как в моторной лодке с поверхностным скиммингом).

Вместе эти силы создают дополнительную подъемную силу для геккона, состояние, известное как полупрогнозирование.

Комбинация гекконов.( Current Biology )

Жало в хвосте

При всей изобретательности этого многозадачного подхода гекконы могут только полностью держать голову и туловище над водой, оставляя хвосты волочащимися под водой.

Возможность двигаться почти так же быстро, как на суше, когда почти половина вашего тела находится под водой и сталкивается с большим сопротивлением и силами сопротивления, — настоящий подвиг — просто спросите Майкла Фелпса.

Гекконы управляют этим с помощью своего хвоста, который, как уже было показано, помогает им обходить препятствия, прыгать и спасаться от хищников.

Если смотреть сверху, когда он движется по воде, геккон может напоминать крокодила, двигая своим телом и хвостом волнообразными движениями, создавая толчок, чтобы уравновесить обратное притяжение воды.

Наше исследование показывает, что для быстрого передвижения животных среднего размера по поверхности воды требуется сложная и продуманная комбинация физических механизмов, которая ранее считалась возможной только у более крупных и мелких животных.

Но он также может быть использован для создания более совершенных проектов роботов-животных.

Предыдущие исследования гекконов вдохновили на несколько таких «биомиметических» начинаний, от лучших клеев до гибкого (и довольно очаровательного) хвостатого робота-автомобиля, удачно названного Tailbot.

Лучшее понимание того, как животные перемещаются по сложной местности, мы надеемся, приведет к появлению роботов, которые смогут использовать эти методы для передвижения как по суше, так и по воде с высокой производительностью, наблюдаемой у гекконов.

Жасмин Нироди, научный сотрудник по биофизике, Оксфордский университет.

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинальную статью.

Гекконы липкие без усилий

Фотография токайского геккона, цепляющегося за гладкую поверхность. Предоставлено: Уильям Стюарт.

(Phys.org) — Гекконы, обитающие в местах с теплым климатом, очаровывали людей на протяжении сотен лет. Ученые были особенно заинтригованы этими ящерицами и изучили различные особенности, такие как липкие подушечки пальцев на нижней стороне лап геккона, с помощью которых гекконы прикрепляются к поверхностям с удивительной прочностью.

Один вопрос без ответа, который увлек исследователей: определяется ли сила этой адгезии гекконом или она каким-то образом присуща адгезивной системе? Другими словами, является ли эта адгезия результатом того, что ее инициировало все животное? Или адгезия в основном «пассивная», ее сила зависит от того, как работают подушечки пальцев?

Биологи из Калифорнийского университета в Риверсайде провели эксперименты в лаборатории на живых и мертвых гекконах, чтобы определить ответ.Их эксперименты впервые показывают, что мертвые гекконы могут прикрепляться с той же силой, что и живые гекконы.

Результаты исследования, появившиеся в сети 3 декабря в журнале Biology Letters , могут найти применение в области робототехники.

«Что касается гекконов, то липкость не требует усилий», — сказал Тимоти Э. Хайэм, доцент биологии, проводивший исследование вместе с Уильямом Дж. Стюартом, докторантом в своей лаборатории. «Мы обнаружили, что мертвые гекконы сохраняют способность прикрепляться с той же силой, что и живые животные, исключая идею о том, что сильное прилипание требует активного контроля.Смерть не влияет ни на движения, ни на позу цепляющихся за лапы геккона. Мы не обнаружили разницы в силе сцепления или движении цепляющихся пальцев между нашими экспериментами до и после смерти ».

Фотография токайского геккона, цепляющегося за вертикальную поверхность. Предоставлено: Эмили Кейн.

Хайэм объяснил, что в течение многих лет в литературе высказывались предположения, что адгезия гекконов на уровне организма или всего животного (где интактное животное инициирует адгезию) требует активного компонента, такого как мышечная активность, чтобы толкать ступню и пальцы ног на поверхность для усиления адгезии.Однако это никогда не проверялось.

Хайэм и Стюарт приняли вызов и проверили гипотезу. Исследователи использовали новое устройство с управляемой системой вытягивания. Это устройство прилагает повторяющиеся и постоянно увеличивающиеся тяговые усилия к ступне геккона при сдвиге. В частности, устройство измеряет сцепление, подтягивая ногу геккона строго контролируемым образом по вертикальному акриловому листу, одновременно регистрируя адгезию при сдвиге с помощью видеокамер.

Эксперименты показали, что сила сцепления или движение лапы геккона, когда геккон тянут по вертикальной поверхности, была столь же высокой и изменчивой, когда геккон был жив, и сразу же — в течение 30 минут — после смерти.

Гекконы могут лазить по различным поверхностям, в том числе по гладкому стеклу. Их липкие пальцы на ногах послужили источником вдохновения для создания устройств для лазания, таких как перчатки Человека-паука. Подушечки пальцев на нижней стороне лап геккона содержат крошечные, похожие на волосы структуры, называемые щетинками. Щетинки прикрепляются к контактирующим поверхностям за счет сил трения, а также сил между молекулами, называемых силами Ван-дер-Ваальса. Эти крошечные структуры настолько прочные, что щетинки на одной ноге могут выдерживать вес, в 20 раз превышающий вес тела геккона.

На фото изображена нижняя сторона лапы геккона.Под пальцами ног находятся «щетинки», миллионы очень тонких, похожих на волосы структур, которые обеспечивают увеличенную площадь поверхности и тесный контакт между стопой и поверхностью, на которой она опирается. Щетинки загнуты внутрь, к центру стопы. Когда геккон отводит палец ноги назад, щетинки распрямляются. Предоставлено: Эмили Кейн.

Контролируемые эксперименты, проведенные исследователями, впервые показали, что мертвые животные сохраняют способность прикрепляться с той же силой, что и живые животные.Результаты опровергают представление о том, что действия живого геккона, такие как набор мышц или нейронная активность, необходимы для того, чтобы лапы геккона генерировали силы.

«Идея о том, что адгезия может быть полностью пассивной, применима ко многим различным видам адгезии», — сказал Хайэм. «Это явно экономически эффективный способ оставаться неподвижным в среде обитания. Например, гекконы могут сидеть на гладкой вертикальной поверхности и спать всю ночь — или день — без использования энергии».

Новая работа предполагает, что «активный» компонент адгезии гекконов на самом деле является уменьшением силы сцепления, когда геккон «чрезмерно вытягивает» свои пальцы, то есть поднимает их от земли, свернув вверх только кончики пальцев, в то время как остальные стопы остается на поверхности.

«Мы обнаружили, что у мертвых животных более вероятно повреждение адгезивной системы, что предполагает, что активный контроль может действительно предотвратить травму», — поясняет Стюарт. «Другими словами, когда силы становятся слишком высокими, геккон, вероятно, освобождает систему, используя свои мышцы».


Что идет вверх, должно прийти вниз


Дополнительная информация:
Пассивно застрял: смерть не влияет на силу адгезии гекконов, Biology Letters , rsbl.royalsocietypublishing.or… .1098 / rsbl.2014.0701

Предоставлено
Калифорнийский университет — Риверсайд

Ссылка :
Гекконы липнут без усилий (2014, 3 декабря)
получено 20 сентября 2021 г.
с https: // физ.org / news / 2014-12-geckos-sticky-sizes.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Гекконы обладают удивительным талантом ходить по стенам в генах.

ВАШИНГТОН (Рейтер). Гекконы обладают одним из самых впечатляющих талантов среди всех животных: способностью легко взбираться по гладкой стене или потолку.Как они это делают? Что ж, все дело в генах.

Вид гекконов Gekko japonicus, широко известный как японский геккон Шлегеля, показан на этой недатированной раздаточной фотографии, любезно предоставленной Сяосун Гу, Университет Наньтун. 24 ноября 2015 года ученые заявили, что они секвенировали геном геккона вида Gekko japonicus, или японского геккона Шлегеля, и обнаружили генетическую основу способности ящерицы бросать вызов гравитации. REUTERS / С любезного разрешения Сяосун Гу, Наньтунский университет / Раздаточный материал через Reuters

Ученые во вторник заявили, что они секвенировали геном вида гекконов Gekko japonicus, или японского геккона Шлегеля, и обнаружили генетическую основу способности ящерицы бросать вызов гравитации.

Геккон поднимается по стенам и по потолку благодаря сложным клейким подушечкам для ног, состоящим из крошечных волосоподобных структур, известных как щетинки, покрывающие основание его пальцев. Эти щетинки состоят преимущественно из бета-кератина, белка, который содержится у рептилий и относится к семейству кератинов. Кератин — это вещество, которое содержится в ногтях и волосах человека.

Ученые обнаружили у Gekko japonicus расширение генов, связанных с бета-кератином, что объясняет способность геккона генерировать свои щетинки.Такого расширения не существует в геномах других рептилий, лишенных способности ходить по гладким вертикальным или потолочным поверхностям. Всего было идентифицировано 35 таких генов.

«Полученные данные обеспечивают прочную генетическую основу образования адгезивных щетинок», — сказал Сяосун Гу, исследователь нейробиологии и регенеративной медицины из Университета Наньтун в Китае.

Геккон может цепляться практически за любую поверхность, будь то твердую, мягкую, гладкую или шероховатую. Новые открытия могут помочь в разработке «биоиндуцированных адгезивных технологий», имитирующих адгезивный механизм геккона, добавил Гу.

Японский геккон Шлегеля длиной около 4-1 / 2 дюйма (12 см) — ночное насекомоядное животное, обитающее в Японии и восточном Китае. Его способности лазать помогают геккону ловить добычу и спасаться бегством от хищников.

Подушечки для ног Gecko — не недавняя разработка. Гекконы существуют со времен динозавров. В 2008 году ученые объявили об обнаружении в Мьянме останков геккона с сохранившимися в янтаре липкими подушечками, датируемыми 100 миллионами лет назад.

Исследование также выявило генетическую основу острого ночного зрения геккона и его способности регенерировать свой хвост, сказал Гу.

Гекконы могут сбрасывать хвост, чтобы избежать атакующего хищника, а затем регенерировать его. По словам Гу, было идентифицировано около 155 генов, связанных с регенеративными способностями, что позволило по-новому взглянуть на регенеративную биологию.

Размер генома геккона был самым большим из всех видов рептилий, геном которых был секвенирован, сказал Гу.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Отчетность Уилла Данэма; Редактирование Сандры Малер

Как называются силы, позволяющие геккону взбираться по вертикальным поверхностям? — Мворганизация.org

Как называются силы, позволяющие геккону взбираться по вертикальной поверхности?

Ван дер Ваальс форс

Как силы Ван-дер-Ваальса позволяют гекконам ходить по гладкой вертикальной поверхности?

Силы Ван-дер-Ваальса Щетинки геккона намного сложнее плоской поверхности, поскольку каждая ступня имеет примерно 14 000 щетинок, каждая из которых имеет около 1000 лопаток. Эти поверхностные взаимодействия помогают сгладить шероховатость поверхности стены, что помогает улучшить взаимодействие геккона с поверхностью стены.

Почему вы думаете, что лапы геккона гораздо лучше прилипают к стене, чем ваши пальцы думают о межмолекулярных притяжениях на поверхности и шероховатой поверхности на микроскопическом уровне типичной стены?

Точнее говоря, все эти щетинки и лопатки вместе дают ногам геккона чрезвычайно большую площадь поверхности по сравнению с его размером. Эта площадь поверхности позволяет геккону использовать в своих интересах притяжение, вызванное силой Ван-дер-Ваальса.

Почему лапы геккона прилипают к вещам?

Гекконы могут прилипать к поверхности, потому что их луковичные пальцы покрыты сотнями крошечных микроскопических волосков, называемых щетинками.Этот тип физической связи возникает, когда электроны молекул волос геккона и электроны молекул стенки взаимодействуют друг с другом и создают электромагнитное притяжение.

У гекконов липкие лапы?

Гекконы — превосходные лазутчики по стенам. Эти ящерицы могут с легкостью карабкаться по отвесным поверхностям и цепляться за потолок благодаря пальцам ног, покрытым микроскопическими волосками. Эти супер-пальцы есть у многих гекконов, но не у всех. …

У каких гекконов липкие лапы?

В статье, опубликованной в журнале Evolution, Хейджи показал, что анолы, по-видимому, связаны с одним типом подушечек пальцев, которые создают сильное трение.Как группа, они смогли рано развить липкие подушечки пальцев ног.

Что особенного в лапах геккона?

У гекконов подушечки пальцев ног состоят из тонких волосков, называемых щетинками. Эти щетинки, представляющие собой маленькие щетинки на теле организмов, могут служить разнообразным целям — от органов чувств для пауков до помощи гекконам в прикреплении.

Могут ли гекконы висеть вверх ногами?

Гекконы славятся невероятной хваткой. Они могут прилипать практически к чему угодно, с легкостью свешиваясь вверх ногами с совершенно гладких поверхностей и лазая по стенам.

ГЕККОС, НОГИ ГЕККО, ХОДЬБА ПО СТЕНАМ И ФОРС ВАН ДЕР ВААЛЬС

GECKOS


Гекконы — ящерицы с мягким телом, которые могут достигать длины около 18 сантиметров и обладают уникальной способностью ходить практически по любой поверхности под любым углом, даже вверх ногами. Обычно они коричневого или серого цвета, а на спине видны крапинки.Большинство гекконов ведут ночной образ жизни и работают при более низких температурах тела, чем дневные ящерицы.

Гекконы знакомы путешественникам по тропическим регионам. Они тусуются ночью вокруг огней на стенах и потолках ресторанов и гостиничных номеров в джунглях, на пляжах, на островах и в пустынях по всему миру. Существует около 1000 различных видов гекконов. Лишь немногие живут в более холодном климате. Их название происходит от звука щелчка «геккон», который они издают.

Большинство гекконов плотоядны.Они питаются насекомыми, такими как моль и крылатые термиты, и любят торчать вокруг источников света, привлекающих насекомых. Иногда они сражаются друг с другом за лучшую позицию вокруг света. Некоторые гекконы потребляют нектар, пыльцу и фрукты. Некоторые виды поедают добычу размером с млекопитающих и птиц. Самки часто кормятся бок о бок, в то время как самцы отбиваются от незваных гостей, приближающихся к их территории. Гекконов питаются мангустами, кошками и птицами. Иногда тебя съедают гигантские многоножки.

Сайты и ресурсы о животных: ARKive arkive.org Animal Info animalinfo.org; Архивы изображений животных (выполните поиск нужных вам видов животных) архив изображений животных; BBC Animals Finder bbc.co.uk/nature/animals; Разнообразие животных Веб-сайт animaldiversity.ummz.umich.edu; Международные полевые гиды media.library.uiuc.edu; animals.com animals.com/tags/animals-z; Энциклопедия жизни eol.org; Всемирный фонд дикой природы (WWF) worldwildlife.org; National Geographic National Geographic; Планета животных animal.discovery.com; Статья в Википедии о животных Википедия; Животные.com animals.com; Вымирающие животные iucnredlist.org; Список ресурсов по исчезающим видам ucblibraries.colorado.edu; Библиотека наследия биоразнообразия biodiversitylibrary.org

Веб-сайты и ресурсы по рептилиям: База данных рептилий reptile-database.org; Reptileweb reptilesweb.com; Reptile Channel reptilechannel.com/reptile-species; Статья Википедии Википедия; Филогения рептилий whozoo.org/herps/herpphylogeny
Гекконы Глобальная ассоциация гекконов gekkota.com; Гид по леопардовому геккону leopardgeckoguide.com; Gecko Care geckocare.net; Фотографии геккона и ящерицы mongabay.com; Статья Википедии Википедия;

См. Отдельную статью Рептилии, ящерицы и черепахи factanddetails.com;

Характеристики геккона


У гекконов большая голова. Ночные виды видят с щелевидными или эллиптическими зрачками, которые хорошо работают в темноте.Ученые могут легко найти гекконов ночью по сияющим фонарикам, которые освещают глаза геккона. У дневных гекконов большие выпученные глаза и круглые зрачки.

Почти все виды гекконов лишены век и не могут закрыть глаза. Как и у змей, у них есть прозрачная чешуя над глазами, которая обеспечивает защиту и периодически линяет. Язычки служат стеклоочистителями, сохраняя чистоту глаз. Многие пустынные виды облизывают глаза, чтобы удалить ветром, и облизывают головы, чтобы собрать конденсат на их коже.

Хвосты гекконов содержат жир, который гекконы могут использовать, если запасы пищи заканчиваются. При нападении птицы или древесной змеи геккон может вырастить ее снова. Если хвост разделен, могут вырасти два хвоста. В Австралии был найден геккон с пятью хвостами, и был сделан вывод, что его хвост был разделен на пять частей.

У гекконов хорошее обоняние. Они улавливают феромоны гекконов и могут различать добычу на основе химических сигналов.

Гекконы могут сбрасывать хвосты, как и другие ящерицы.Специальные клетки в основании их хвоста сокращаются, поэтому кровь не теряется. Хвост содержит кости и нервы, но принимает сигналы от мозга. После того, как он оторвался, он подпрыгивает и дергается, пока не «умирает». К тому времени у геккона было достаточно времени, чтобы сбежать.

Геккон ходить по стенам и потолку


Большинство видов гекконов так же комфортно бегают по стенам, потолкам и даже окнам, как бегают по земле.Они могут бегать по потолку со скоростью до трех футов в секунду; удерживать на одном пальце ноги вес всего тела; цепляться за оконные стекла вверх ногами; и никогда не теряет хватку, даже если он бежит по грязи. Более того, они делают все это без использования какого-либо клея или присосок.

Гекконы могут прыгать с дерева на дерево, зацепившись за лист на втором дереве одним пальцем ноги. У некоторых пустынных гекконов на ногах есть чешуйки, которые не позволяют им утонуть в песке.Химический флюон, похожий на вазелин, можно наносить на поверхности, чтобы гекконы падали.

Ноги геккона бывают удивительного разнообразия. Они не липкие, а сухие и гладкие на ощупь. Долгое время считалось, что лапы геккона раздвинуты и имеют маленькие коготки, и они передвигаются по вертикальным и перевернутым поверхностям, подобно тому, как это делают тараканы, вклинивая части своих ног в мельчайшие трещины и используя какое-то всасывающее устройство. Но это не так.

Адгезия лап геккона

Geckos использует метод, называемый разделением контактов.На их ступнях есть миллионы ультратонких волосков и кончиков волос, которые временно перестраивают электроны на поверхности ходьбы, создавая электродинамическое притяжение.

Пальцы геккона выстланы пластинами, покрытыми волосками, называемыми щетинками, которые разветвляются на сотни микроволокон в форме лопаток. На каждой из четырех лап геккона около 500 000 щетинок наноразмеров. Каждая щетина разделена на 100–1000 мини-щетинок, волосков или нитей в форме лопатки. Получается, что два миллиарда нитей накала будут квадратными сантиметрами и 6.5 миллионов на каждом пальце ноги. Каждая нить имеет толщину всего сто нанометров и настолько мала, что взаимодействует на молекулярном уровне с поверхностью, по которой ходит геккон.

В наномире микроволокон слабое межмолекулярное притяжение, называемое силой Ван-дер-Ваальса, сближает объекты. Умноженная в миллионы раз, эта сила создает достаточное сцепление, которое удерживает лапы геккона на поверхности стекла.

Уникальная адгезионная способность гекконов была обнаружена группой гекконов во главе с Келларом Отемом из колледжа Льюиса и Кларка и Робертом Фуллом из Беркли.Для более подробного описания адгезии гекконов см. The Gecko’s Foot Питера Форбса (W.W., Morton, 2006).

Ван дер Ваальс Форс


Сила Ван-де-Ваальса, используемая для сцепления лап геккона, не является ни силой тяжести, ни электричеством, ни магнетизмом, ни химическим притяжением. Это адгезионная сила квантовой физики, вызванная взаимодействием между положительными и отрицательными зарядами разных атомов, которые на короткое время цепляются вместе, поскольку их электронные облака разделяют электрические заряды.

Сила Ван-дер-Ваальса создается мимолетными положительными и отрицательными зарядами молекул, которые сближают любые два соседних объекта. Его можно почувствовать в пространствах размером не более двух нанометров (миллиардных долей метра). Он воздействует на молекулы на любой поверхности, по которой ходит геккон, не требует специальной химии и теоретически может применяться к любому материалу.

Сила Ван-дер-Ваальса действует между атомами на ногах геккона и атомами на поверхности, на которую он взбирается или держится, потому что на лапах геккона так много щетинок и микроволокон, что позволяет такому количеству атомов взаимодействовать с поверхностью.Силы, создаваемой одним гекконом, достаточно, чтобы поднять 127 кг. Между рукой человека и стеной существует сила Ван-дер-Ваальса, но она относительно мала, потому что не так много атомов на руке и поверхности соприкасаются.

Физика движения геккона

Гекконы ходят так, что их микроволоски катятся по поверхности и отпускаются так же легко, как и цепляются. Если бы ноги геккона были покрыты присосками, потребовалось бы много энергии, чтобы разорвать связь, когда геккон поднял ногу.Вместо этого гекконы меняют угол своих щетинок, что позволяет им легко поднимать ступни.

Но адгезия — это только часть процесса. Чтобы геккон носился по стенам и потолку — что он может делать со скоростью до 1 метра в секунду — он должен уметь быстро и легко открепить ноги. Ученые, которые изучали это, а именно биологи Боб Фулл и Келлар Отэм, обнаружили, что адгезия гекконов имеет очень направленный характер. Если пальцы ноги выталкиваются вперед, они застревают, если тянуть в противоположном направлении, они отпускаются.

То, что заставляет ноги функционировать так хорошо, — это не только нано-волоски, но и то, как эти волосы растут на больших волосах, а затем, в свою очередь, растут на кончиках пальцев ног, которые являются частью больших частей пальцев ног, создавая иерархию из семи частей, которая дает геккону все возможности она имеет.


Считается, что щетинки являются причиной того, что гекконы необычайно чисты, хотя они никогда не ухаживают за собой.Даже если они погрузятся в самую ужасную грязь, а мрачные гекконы сбросят все, что их покрывает, за несколько быстрых шагов. Щетинки отталкивают грязь, даже когда они изолированы от геккона. Команда Отем подсчитала, что частица грязи слишком мала, чтобы быть привлеченной силой Ван де Ваальса, а щетинки расположены слишком близко, чтобы грязь могла проникнуть внутрь, и поэтому быстро отталкиваются.

Гекконы время от времени падают и соскальзывают. Когда это происходит, их хвост играет важную роль в исправлении ошибок.Когда геккон карабкается по вертикальной стене и начинает скользить по дугам хвоста, его кончик упирается в поверхность стены, что обычно предотвращает откат головы и верхней части тела от стены. Если нет, то большая часть хвоста упирается в стену. Исследователи говорят, что эти движения останавливают геккона за четверть секунды. Когда гекконы падают, они всегда приземляются правой стороной вверх, как кошка. Но в отличие от большинства других животных, которые выпрямляются, поворачивая позвоночник, гекконы выпрямляются, поворачивая хвостом, когда они перевернуты, чтобы произвести встречное вращение, которое занимает около десятой доли секунды.

Роботы Gecko и использование адгезии Gecko

Ученые под руководством Марка Каткоски из Стэнфордского университета создали робота под названием Stickybot, который может взбираться по стенам, как геккон. Робот весит 500 граммов, а на ногах установлены подушечки из уретановой ткани с крошечными щетинками, заканчивающимися 30-микрометровыми точками. Они не такие гибкие и цепкие, как у настоящих гекконов, но робот действительно прилипает к стене. На этом этапе игры — несмотря на использование высокотехнологичных датчиков и исполнительных механизмов и полимеров космической эры, чтобы сделать его гибким и жестким, а также разветвляющиеся сухожилия с равномерным распределением веса, как на настоящем гекконе — робот очень медленный, но дизайнеры надеюсь ускорить его и использовать в поисково-спасательных миссиях и других целях.

Этот клейкий эффект адгезии гекконов может иметь бесчисленное множество применений. Ученые используют гекконов в качестве модели для создания лучших клейких лент, которые будут работать в космосе и в вакууме. Липкость обычных клейких лент частично вызвана крошечными пузырьками захваченного воздуха, которых нет в космосе или вакууме. Ученые также изучают процесс адаптации его к липкой ленте, которую можно использовать снова и снова; удобные футбольные перчатки; роботы-вездеходы, способные быстро перемещаться по поверхности Марса; Снаряжение и материалы для лазания, похожие на человека-паука, которые могут заменить винт.

Поведение гекконов


Большинство ящериц издают лишь несколько звуков, кроме шипения. Гекконы, напротив, издают самые разные звуки, включая кашель, кудахтанье и лай. Когда они лают, они двигают головой вверх и вниз. При угрозе некоторые гекконы «громко кричат», пытаясь напугать нападающего на время, достаточное для того, чтобы сбежать.

Боевые гекконы выгибают спину, издают щелкающие и рычащие звуки, поворачиваются из стороны в сторону, а затем сжимают челюсти друг другу голову или тело и борются из этого положения.Иногда доминирующий противник болтает с проигравшим над землей. Иногда они оба падают на землю.

Некоторые гекконы размножаются бесполым путем. Мужчины из тех, кто обычно не игнорирует женщин. Когда они в настроении, они ненадолго виляют хвостом и совокупляются. Самки откладывают яйца в одну или две кладки, часто в щелях или стенах. Яйца вылупляются примерно через 50 дней.

Источники изображений:

Источники текста: в основном статьи National Geographic. Также Life on Earth Дэвида Аттенборо (Princeton University Press), New York Times, Washington Post, Los Angeles Times, Smithsonian magazine, журнала Natural History, журнала Discover, Times of London, The New Yorker, Time, Newsweek, Reuters, AP, AFP, Lonely Planet Guides, Энциклопедия Комптона и различные книги и другие публикации.

Последнее обновление: март 2011 г.


Изобретение, вдохновленное гекконами, позволяет людям карабкаться по стеклянным стенам — Business — The Independent

Всем хотелось иметь сверхчеловеческие способности в какой-то момент своей жизни. А по шкале сверхмощности способность масштабировать стеклянные стены, как у Человека-паука, находится наверху, и это уже возможно, как показывает новое изобретение, описанное в недавно опубликованном исследовании в журнале Interface.

Используя подушечки для рук в стиле гекконов, созданные этими учеными, человек теперь может подниматься по стеклянной стене.

«Это одна из самых захватывающих вещей, которые я видел за последние годы», — сказала Science Magazine Келлар Отем, биомеханик из колледжа Льюиса и Кларка в Портленде, штат Орегон, который не участвовал в исследовании.

Лапы геккона

Чтобы создать устройства, которые обеспечивают эту способность ползать по стенам, исследователи проанализировали, как гекконы поддерживают себя, а затем улучшили эту и без того мощную адгезионную способность.

Лапы геккона покрыты крошечными щетинками или волосками, называемыми щетинками, которые взаимодействуют с молекулами различных поверхностей, создавая электрическое притяжение, называемое силой Ван-дер-Ваальса. Эта сила помогает маленьким ящерицам цепляться за вертикальные поверхности и даже ходить по некоторым потолкам.

Часть того, что делает это действительно удивительным, заключается в том, что структура этих соединений позволяет геккону отсоединяться и снова прикреплять ноги по желанию, что является особым умением, которое фактически позволяет им взбираться по стене, а не просто держаться за нее в одном месте.

В самом сильном виде эти маленькие волоски способны создавать безумно сильное притяжение. Если бы каждая из 6,5 миллионов крошечных щетинок все время работала на полную мощность, эти маленькие лапы геккона должны были бы выдержать 286-фунтового взрослого человека больше, чем средний защитный конец НФЛ.

Но, как объясняет Наука, гекконы на самом деле могут поднять максимум 4,4 фунта: щетину на их ногах нельзя использовать одновременно. Физическая структура стопы означает, что только несколько маленьких волосков могут быть самыми липкими одновременно.Таким образом, в небольшом масштабе они невероятно мощны, но трудно применить эту способность к более крупным и тяжелым объектам.

Человеческий трюк

Всякий раз, когда люди пытались воспроизвести способность геккона лазать, они сталкивались с той же проблемой: они не могут воспроизвести силу прилипания, используя только крошечную площадь поверхности, и особенно трудно создать достаточно силы прилипания для чего-то такого большого, как человек.

Но команда инженеров из Стэнфорда придумала, как заставить его работать.

В новом хитроумном устройстве альпиниста удерживают только две подушечки для рук (ведущий автор исследования Эллиот Хоукс на изображении выше) на фотографии выше.Опоры для ног, на которых он стоит, соединены с этими подушечками для рук, так что они сами выдерживают вес его тела, и ему не нужно цепляться за стену, используя грубую силу. На самом деле он просто стоит на уступах на изображении выше.

Каждая из двух подушечек для рук покрыта 24 маленькими плитками. Каждая плитка покрыта крошечными волосками из силиконовой резины, имитирующими щетинки геккона, каждая высотой с человеческий волос. Эти маленькие резиновые волоски, или микрокрайни, как их еще называют, могут легко прикрепляться и отсоединяться, не ломаясь, и в их силе сцепления есть что-то особенное, что делает их идеальными для лазания.

Клей разработан таким образом, что он становится более липким, когда на него воздействует большая сила, но становится менее липким, если вы убираете это усилие. Таким образом, наступая на опору, соединенную с подушечкой для рук, Хоукс заставляет эту подушку создавать силу сцепления и прилипать к стене. Чтобы оторваться и взобраться наверх, ему просто нужно снять вес с опоры.

Чтобы создать подушечки, которые были бы маленькими, но все же могли бы использовать эту силу, чтобы удерживать вес человека, Хоуксу пришлось выяснить, где геккон, и другие попытки воспроизвести его были неэффективными.

«Инженеры ненавидят неэффективные вещи», — говорит он LiveScience.

Прогулка пешком

Ключевым моментом была разработка подушечек для рук таким образом, чтобы 24 плитки могли полностью прикрепляться к стене даже под действием веса. Поэтому он соединил плитки, используя материал, который при натяжении становится менее жестким и более эластичным, в отличие от большинства натуральных волокон. Это означает, что колодки могут равномерно распределять весь вес, вместо того, чтобы большая часть силы приходилась на одно постепенно ослабляющееся соединение.

«Возможность лазить по стеклу казалась немного волшебной, как будто вы прикрепляете это устройство к идеально ровной гладкой поверхности, а это невозможно», — сказал Хоукс LiveScience.

Есть еще ограничения. Эта конкретная версия легко прикрепляется к стеклу, но не будет работать на более шероховатой или песчаной поверхности. Но он думает, что эти проблемы можно решить, используя другие типы био-дизайна, например, механизм, который гекконы используют для самоочистки своих щетинок на ходу.

Он сказал, что следующим шагом будет выяснение того, как использовать этот тип клея для сбора космического мусора до того, как он врежется в спутник, или для создания беспилотных летательных аппаратов, которые могут подниматься и чистить небоскребы.

Но мы надеемся, что он также попробует использовать силу паутины.

См. Также:

ОБНАРУЖЕНО: Демографические тенденции для каждой социальной сети 10 самых толстых стран в мире Изобретение, вдохновленное гекконами, позволяет людям взбираться по стенам, как Человек-паук

СМОТРИ ТАКЖЕ: реактивные ранцы помогают солдатам бегать со скоростью олимпийских спортсменов

гекконов — это «предел размера» для прикрепления к стенам — ScienceDaily

Последние исследования показывают, почему гекконы — самые большие животные, способные взбираться по гладким вертикальным стенам — даже более крупным альпинистам потребовались бы неуправляемо большие липкие ступни.Ученые подсчитали, что человеку потребуются липкие прокладки, покрывающие 40% поверхности его тела, чтобы подняться по стене, как Человек-паук, и полагают, что их идеи имеют значение для осуществимости крупномасштабных клеев, похожих на гекконов.

Новое исследование, опубликованное сегодня в номере PNAS , показывает, что при лазании животных, от клещей и пауков до квакш и гекконов, процент поверхности тела, покрытой липкими подушечками лап, увеличивается по мере увеличения размера тела, ограничивая размер животное, которое может использовать эту стратегию, потому что более крупным животным потребуются невероятно большие лапы.

Доктор Дэвид Лабонте и его коллеги из кафедры зоологии Кембриджского университета обнаружили, что крошечные клещи используют примерно в 200 раз меньше общей площади своего тела для адгезионных подушечек, чем гекконы, крупнейшие в природе альпинисты, основанные на адгезии. А люди? Если бы мы хотели произвести убедительное впечатление Человека-паука, нам нужно было бы покрыть липкими подушечками лап около 40% всей поверхности нашего тела, или примерно 80% нашей передней части.

Как только животное станет достаточно большим, чтобы покрыть значительную часть его поверхности липкими подушечками лап, необходимые морфологические изменения сделают развитие этого признака непрактичным, предполагает Лабонте.

«Если бы человек, например, хотел подняться по стене, как геккон, нам потребовались бы непрактично большие липкие ноги — наша обувь должна быть европейского размера 145 или американского размера 114», — говорит Уолтер. Федерле, старший автор также из отделения зоологии Кембриджа.

Исследователи говорят, что это понимание предельных размеров липких подушечек ног может иметь серьезные последствия для разработки крупномасштабных клеев на биологической основе, которые в настоящее время эффективны только на очень небольших участках.

«По мере того, как животные увеличиваются в размерах, площадь поверхности тела на единицу объема уменьшается — у муравья большая площадь поверхности и очень маленький объем, а синий кит — это в основном объем с небольшой площадью поверхности», — объясняет Лабонте.

«Это создает проблему для более крупных лазающих видов, потому что, когда они больше и тяжелее, им требуется больше силы сцепления, чтобы иметь возможность придерживаться вертикальных или перевернутых поверхностей, но у них сравнительно меньше поверхности тела, доступной для покрытия липкими подушечками лап.Это означает, что существует ограничение по размеру липких подушечек ног как эволюционного решения лазания — и это оказывается размером примерно с геккона ».

Более крупные животные разработали альтернативные стратегии, помогающие им карабкаться, например, когти и пальцы ног, которыми можно хвататься за них.

Исследователи сравнили вес и размер ступней у 225 видов скалолазов, включая насекомых, лягушек, пауков, ящериц и даже млекопитающих.

«Мы сравнили животных, вес которых превышает семь порядков, что примерно равно весу таракана, например, Биг-Бена», — говорит Лабонте.

Эти исследования также дали исследователям более глубокое понимание того, как размер липких подушечек лап зависит и ограничивается историей эволюции животных.

«Мы смотрели на совершенно разных животных — паук и геккон примерно такие же разные, как человек и муравей, но если вы посмотрите на их ноги, то у них удивительно похожие подушечки лап», — говорит Лабонте.

«Клейкие подушечки лазающих животных являются ярким примером конвергентной эволюции, когда несколько видов независимо друг от друга, через очень разные истории эволюции, пришли к одному и тому же решению проблемы.Когда это происходит, это явный признак того, что это должно быть очень хорошее решение ».

Исследователи считают, что мы можем извлечь уроки из этих эволюционных решений при разработке крупномасштабных клеев, созданных руками человека.

«Наше исследование подчеркивает важность масштабирования для адгезии животных, и масштабирование также важно для улучшения характеристик клеев на гораздо больших площадях. Еще предстоит проделать много интересной работы по изучению стратегий, которые животные разработали для того, чтобы сохранить возможность масштабирования гладких стен, что, вероятно, также может иметь очень полезное применение при разработке крупномасштабных, мощных, но контролируемых клеев », — говорит Лабонте.

Есть еще одно возможное решение проблемы, как придерживаться, когда вы большое животное, — это сделать ваши липкие подушечки лап еще более липкими.

«Мы заметили, что у близкородственных видов размер подушечек не увеличивался достаточно быстро, чтобы соответствовать размеру тела, вероятно, в результате эволюционных ограничений. Тем не менее, эти животные все еще могут прилипать к стенам», — говорит Кристофер Клементе, соавтор из Университета им. Солнечный берег.

«Мы обнаружили, что среди лягушек они переключились на второй вариант — делать подушечки более липкими, чем крупнее.Примечательно, что мы видим два разных эволюционных решения проблемы увеличения размеров и прилипания к стенам », — говорит Клементе.

«У всех видов проблема решается путем эволюции относительно более крупных подушечек, но это не представляется возможным в пределах близкородственных видов, вероятно, из-за недостаточного морфологического разнообразия для этого. Вместо этого внутри этих близкородственных групп подушечки становятся более липкими.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *