Ящерица которая ходит по стенам

Геккон: ящерица, способная бегать по потолку

Механизм «прилипания» геккона без использования клейких веществ удивляет своей гениальностью

Приходилось ли вам когда-либо наблюдать за гекконом, бегающим по стенам и потолку? Уверяю вас, это захватывающее зрелище. Эти маленькие тропические ящерицы вызывают наше 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. Но как же гекконам это удается?

Фото: геккон на гладкой вертикальной поверхности © Kellar Autumn, http://www.lclark.edu/

Читайте также: Ящерица фото

Загадка геккона

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. 1

Эти ящерицы могут перемещаться таким образом благодаря растопыренным ступням, похожим на ладони. У гекконов на пальцах есть маленькие гребни, покрытые тонкими волосками (щетинками). 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. 1 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. 2

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. 1

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. Но чтобы такая слабая сила удерживала геккона на вертикальной стене, необходима огромная площадь близкого контакта между лапкой геккона и поверхностью.

Поразительный дизайн геккона

Такую возможность обеспечивает сложнейшее строение лапок геккона. Используя электронный микроскоп, ученые изучали геккона Токи (Gekko gecko). 2 Они обнаружили на его пальцах очень тонкие волоски (щетинки) длиной всего 100 микрометров, или 0,1 миллиметра (две толщины человеческого волоса). Они очень плотно размещены 3 — до 14400 щетинок на 1 мм 2 , или около 1,5 миллиона на см 2 (См. рис. 4б)

Однако это еще не все. Каждая щетинка, в свою очередь, на конце расходится в 400-1000 ответвлений. (Рис. 4в). Каждое ответвление заканчивается на конце треугольной лопаточкой (Рис. 4г, 4д). Эти лопаточки невероятно крохотные и составляют в ширину всего 0,2 микрометра (2/10 000 миллиметра). 1 Только задумайтесь над этими цифрами: каждая лапка геккона площадью контакта чуть больше 1 см 2 может прикасаться к поверхности двумя миллиардами окончаний! Просто очевидное невероятное!

Фотография лапки геккона. © Kellar Autumn, http://www.lclark.edu/

Фотография щетинок геккона. Плотность размещения на пальцах достигает 14400 щетинок на 1 мм 2 или около 1,5 миллиона на см 2 .

Фотография одной щетинки геккона. Ее длина составляет всего 100 микрометровили 0,1 миллиметра (две толщины человеческоговолоса). Каждая щетинка на конце разветвляется в 400-1000 ответвлений для увеличения площади близкого контакта с поверхностью.

Фотография ответвления на конце щетинки. Каждое ответвление заканчивается на конце треугольной лопаточкой. Эти лопаточки невообразимо крохотные и составляют в ширину всего 0,2 микрометра (2/10 000 миллиметра).

Чтобы разместить такое же количество человеческих волос с плотностью средней шевелюры, потребовалась бы площадь целого футбольного поля. Обычная лапка имела бы намного меньшую площадь близкого контакта, и лишь в отдельных местах молекулы лапки очень близко приближались 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.

Удивительные способности

Эта удивительная структура находится вне пределов человеческих технологий и опровергает эволюционный сценарий. Все здесь указывает на Разумный Замысел.

При помощи специальных инструментов исследователи из нескольких американских университетов установили, что поверхность ступни геккона Токи площадью 1 см 2 способна вырабатывать силу сцепления в 10 Ньютон (что соответствует 1 кг веса). 2

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. 1

Фотография геккона на стекляном потолке.

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). 2

Щетинка может открепляться под углом более 30°. Геккон управляет «прилипанием» и «отлипанием», используя необычайно сложное поведение, которое, однако, происходит без существенных затрат энергии. 3 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. 4

Технологии будущего

Откуда у геккона нанотехнологии, использующие межмолекулярные связи?

Дизайн лапок геккона вдохновляет ученых на разработку необычайно эффективного способа сухой адгезии. Доктор Андре Гейм из Университета Манчестера изготовил самоочищающуюся ленту с областью контакта со стеклом 0,5 см 2 , по образцу лапки геккона. 4 Она выдерживала груз более 100 граммов. Однако сотворённая людьми клейкая лента оказалась неспособной к многократному прикреплению и откреплению. Но если бы удалось достичь этого, то перчатки и ботинки произведенные из такого материала, позволили бы спайдермену карабкаться по любой поверхности.

Геккон отличное свидетельство сотворения

Откуда у геккона нанотехнологии, использующие межмолекулярные связи? Откуда взялся механизм, основанный на глубоком знании физики и геометрии? Эволюция (случайные мутации и естественный отбор) не может создавать такие сложные структуры. Это факт. К тому же, этот гениальный дизайн нельзя построить пошаговыми изменениями: вплоть до последнего «шага» все промежуточные формы будут недееспособными.

Например, какая польза от наполовину сформированных щетинок или лопаточек? Здесь очевидна высокая взаимосвязанность. Священное Писание говорит нам: «Ибо, что можно знать о Боге, явно для них, потому что Бог явил им. Ибо невидимое Его, вечная сила Его и Божество, от создания мира через рассматривание творений видимы, так что они безответны» (Римлянам 1:19-22). Ученые утверждают, что создание такой структуры находится вне возможностей человеческих технологий. 4 Это свидетельствует о Создателе, который вложил эту сложную систему передвижения в ДНК геккона.

Ссылки и примечания

1. Отэмн K. Как прилипают пальцы геккона // American Scientist. – 2006; 94:124–132. Вернуться к тексту.
2. Сарфати Д. Великолепный клей геккона // Creation ex nihilo. – 2000; 23 (1):54–55. Вернуться к тексту.
3. Отэмн K., Пиатти A. Механизмы адгезии у гекконов // Int. Comp. Bio. – 2002;42:1081–1090. Вернуться к тексту.
4. Сарфати Д. Дизайн лапки геккона: сможет ли он привести к настоящему «спайдермену»? // Creation. – 2003; 26(1):22–23. Вернуться к тексту.

Источник

Геккон токи: яркий, агрессивный и лазающий по стенам

Таблица: классификация геккона токи

Семейство	Гекконовые
Род	Настоящие гекконы
Вид	Геккон токи (лат. Gekko gecko)
Ареал	Юго-Восточная Азия и Океании: Филиппины, Таиланд, Новая Гвинея.
Размеры	Длина тела: 33-36 смм. Масса: 150-300 гр
Численность и положение вида	Не оценено. Вероятно, многочисленный вид.

Семейство гекконовых весьма обширное, его представители довольно разнообразны, но при этом каждый вид уникален по-своему. Токи среди всего этого многообразия занимает далеко не последнее место, напротив — это один из самых интересных и самых крупных гекконов.

Геккон токи (лат. Gekko gecko) — ящерица средних размеров из семейства гекконовых, главной особенностью которой является яркая окраска в сине-оранжевых тонах.

Описание

Длина тела этого ящера достигает 33-36 см, масса колеблется немного сильнее — от 150 до 300 гр. Туловище плотное, слегка приплюснутое сверху. Треугольная голова довольно крупная. Плотный хвост обычно достигает 40-45% длины дела. Короткие лапы широко расставлены по бокам, из-за чего создается впечатление, что Токи не ходит, а ползает, медленно волоча брюхо по земле. Да и вообще, при первом знакомстве ящерица кажется совсем уж медленной и неуклюжей. Однако это впечатление обманчиво. При надобности Токи становятся весьма проворными и с одинаковым успехом лазают по деревьям, бегают по земле и запросто взбираются на абсолютно гладкие вертикальные поверхности.

Днем токи, как правило, прячутся в укрытиях, но этот решил погреться на камешке.

Окраска гекконов токи может разительно отличаться у разных особей. Тело может быть окрашено в ярко-голубой, темно-синий, серый, светло-оливковый и в почти зеленый цвета. А вот узор всегда одинаков: он состоит из многочисленных оранжево-красных или белых пятен и точек по всему туловищу; на хвосте: из поперечных бело-черных колец у молодых особей и оранжево-красных колец у взрослых.

Глаза токи лишены век, поэтому животному часто приходиться удалять пыль и соринки, облизывая глаза длинным языком.

Удивительная способность или как токи лазают по стенам

Самая интересная способность гекконов, и токи в частности — возможность лазания по гладким вертикальным поверхностям (стекло, металл и др.). Первые натуралисты предполагали, что на кончиках пальцев у этих ящериц находятся микроскопические присоски. В действительности же оказалось, что на кончиках пальцев у них находятся видоизмененные чешуйки, состоящие из расположенных рядами микроскопических щеточек, которые в свою очередь состоят из еще меньших волосков. Чтобы представить насколько сложно все устроено приведем несколько цифр: количество щеточек на каждом пальце достигает 200 млн, количество волосков невозможно даже подсчитать, а чтобы все это рассмотреть ученым пришлось увеличить палец геккона токи в 35 000 раз! Если совсем просто, то лазить по стенам гекконам удается за счет того, что мельчайшие крючкообразные волоски цепляются за мельчайшие неровности поверхности.

Пальцы токи крупным планом.

Поведение и образ жизни

Гекконы токи ведут одиночный образ жизни. Территория, занимаемая одним ящером не велика: обычно это окружность с радиусом несколько десятков метров. Право на территорию самцы заявляют каждую ночь, издавая характерные довольно громкие звуки на манер «Ти Коо», из-за чего и получили свое название. Свое имя рептилии произносят до 10 раз подряд и сотни раз за ночь. Иногда, правда, это не помогает и отчаянные смельчаки вторгаются на чужие земли, — в таком случае драки не миновать.

На вертикальных поверхностях токи держаться не хуже насекомых.

В целом нрав токи агрессивен, соседей «одноплеменников» они не любят, а при встрече с крупными хищниками или человеком становятся в угрожающую стойку, раскрывают пасть и глухо шипят. При приближении противника шипение меняется на громкое кваканье, означающее готовность к бою. Тут нужно быть осторожным — у пресмыкающегося по-настоящему «бульдожья» хватка, разжать челюсти, не повредив их просто невозможно, а сам ящер отпустит жертву только когда будет думать, что она мертва.

Эти ящерицы очень агрессивны, часто они вступают в совершенно неравные схватки.

Активны токи ночью. Охотятся на крупных насекомых, беспозвоночных, мелких грызунов, лягушек, птенцов, иногда поедают мелких гекконов и других ящериц, под настроение могут полакомиться фруктами и овощами. В странах Азии люди часто специально впускают токи в свои дома, чтобы те занялись отловом насекомых.

Ареал

Гекконы токи обитают во влажных тропических лесах Юго-Восточной Азии и Океании: Филиппины, Таиланд, Новая Гвинея. В 20 веке были завезены в Северную Америку и на острова Карибского бассейна, где они отлично прижились.

Живут в дуплах деревьев.

Размножение

Брачный период начинается в конце зимы. Яйца самки откладывают в дуплах, прикрепляя их особым клейким секретом к неровностям древесины. В одной кладке 1-2 яйца, но за сезон самка спаривается до пяти раз с интервалом около 40 дней. В итоге стенки дупла нередко оказываются буквально усеянными яйцами и скорлупой, оставшейся с прошлых сезонов. Малыши вылупливаются примерно через 3 месяца и в скором времени покидают гнездо, иначе рискуют быть съеденными мамашей.

В природе гекконы токи живут около 7-8 лет, в неволе — до 25 лет.

Источник