Běh po vodě • Anna Novikovskaya • Vědecký obrázek dne o živlech • Zoologie

Na obrázku je bazilišek přilbový nebo obyčejný (Basiliscus basiliscus). Tato půvabná ještěrka podobná bruslaři klouže vodou, odráží se zadníma nohama a drží svůj pruhovaný ocas vysoko.

Pokud by se místo ještěrky jednalo o člověka běžícího po vodě, usoudili bychom, že jde o chytrý fejk (jak se ukázalo například slavné video sportovce běžícího po vodě). Ale v tomto případě je vše spravedlivé. Vědci už dlouho nepochybují o tom, že někteří živočichové jsou schopni pohybovat se na vodní hladině po krátkou dobu. Další otázkou je, jak se jim to podařilo?

Zdá se, co je na tom špatného? Mezi bezobratlé jsou tvorové, kteří nejen běhají, ale také stojí na vodní hladině, aniž by pomysleli na to, že se utopí. Řeč je samozřejmě o vodních krunýřích – velké čeledi hmyzu (celkem jich je několik stovek druhů!), které lze často spatřit na hladině rybníka nebo i velké louže. Půvabný brouček (a vodní chodci patří do tohoto podřádu) odrážející se nohama může dosáhnout rychlosti až jeden a půl metru za sekundu, aniž by si namočil břicho. jaké je to tajemství? A faktem je, že váha dospělého vodního stridera je jen asi 5-10 miligramů, tedy desetkrát méně než váha obyčejné šicí jehly! Není divu, že takový drobný tvor může snadno využít sílu povrchového napětí vody, aby se neutopil, a jeho tlapky pokryté nesmáčivými chlupy mu umožňují odrážet hladinu vody a klouzat po ní jako bruslení na ledu.

Přes svůj neškodný vzhled má vodník k vegetariánovi daleko: tentokrát měl štěstí, že narazil na utopence zeleného listonoha. Fotografie z naturephoto.ru, Moskevská oblast, 2. srpna 2017

Pokud jde o větší zvířata, samotné povrchové napětí nepomůže: bazilišek v přilbě váží ne méně než sto gramů, což znamená, že je deset tisíckrát těžší než vodní strider! jaké je to tajemství? Odpověď je jednoduchá: rychlost. Jde o to, že pokud je bazilišek vyrušen, zvedne se na zadní nohy a jako maličký dinosaurus se řítí dál a dosahuje rychlostí až 1,6 m/s! Kromě toho jsou prsty na zadních tlapkách poměrně dlouhé: ve vodě fungují jako krátké ploutve, takže se ještěrka v podstatě pohybuje po vodě řadou krátkých, silných tahů, rychle se odtlačuje od hladiny a brání se utopení.

Zpomalené záběry baziliška běžícího po vodě

Hmotnost, frekvence pohybů tlapky a vynikající smysl pro rovnováhu hrají v tomto způsobu pohybu významnou roli: při takových tahech se bazilišek poměrně silně houpe ze strany na stranu a je třeba značné obratnosti, aby se nepřevrátil na bok a nespadl! Šploucháním a nárazy do vody tlapami ještěrka vytváří hybnost, která zajišťuje tah a zdvih vpřed, a zdvih je tím větší, čím menší je hmotnost, takže mladí ještěři (při narození váží jen 2 gramy) běhají déle než dospělí. Dlouhé zadní prsty ještěrky navíc při každém kroku zachytí malou vzduchovou bublinu, což minimalizuje kontakt s vodou: bazilišek sundá nohu dříve, než bublina splaskne.

Mladí bazilišci unikají predátorům běháním po hladině vody. Jak ještěrka dospívá, vzdálenost, kterou může tímto způsobem urazit, se zmenšuje.

Všechny čtyři druhy bazilišků nalezené ve Střední a Jižní Americe tento trik zvládly na výbornou a bazilišek přilbový si za tyto triky dokonce vysloužil přezdívku „jesus Christ lizard“.

Mexický pruhovaný bazilišek běží po vodě (Basiliscus vittatus). Foto © Stephen Dalton z dailymail.co.uk

Baziliškové však nejsou jediní, kdo se tímto způsobem může pohybovat: ostatní polovodní ještěři se také nebrání úniku před nebezpečím svižným šploucháním tlap ve vodě. Například některé druhy amerických anolisů (anoly), jako Anolis oxylophus, se naučil nejen dýchat pod vodou bez žáber (viz obrázek dne, ještěrka „potápěč“), ale umí běhat i po hladině vodních ploch. Ještěrky s výtvory divotvorců se vyskytují také na druhé straně Tichého oceánu, v jihovýchodní Asii – jsou to ještěrky plachetní (rod Hydrosaurus, mimochodem, se překládá jako „vodní ještěrka“).

Mladý ještěr plachetní filipínský (Hydrosaurus pustulatus) se řítí po hladině nádrže. Foto © Stephen Dalton z reddit.com

Stojí za zmínku, že všechny tři rody těchto ještěrů, u kterých se vyvinula taková podobná adaptace, ve skutečnosti nejsou přímo příbuzné: patří do stejného podřádu leguánů, ale patří do různých čeledí (baziliškové k ještěrkám přilbovým, anoli k anolím a plachetní ještěři k agamám), takže nejsou navzájem příbuzní o nic víc než medvědi, kuny a wsolteni a wsolteni.

No a co větší zvířata – umí běhat po vodě? ano i ne. Věc se má tak, že s rostoucí hmotností se zvyšuje rychlost potřebná pro takový pohyb: například bylo spočítáno, že člověk vážící 85 kg by musel běžet rychlostí 104 km/h, aby takový trik provedl! Vzhledem k tomu, že rekordní rychlost běhu olympijského vítěze Usaina Bolta je jen něco málo přes 44 km/h (při váze šampiona 94 kilogramů!), fyzické parametry lidského těla jsou pro takový trik zjevně nedostatečné. Ale na druhé straně existuje další skupina tvorů, kteří se pohybují ve vodě na dvou nohách: ptáci.

Značné množství druhů ptáků, zejména velkých polovodních, při startu nebo přistání na vodě nějakou dobu pobíhá po hladině a odráží se nohama s plovacími blány. Požadovanou rychlost dosahují pomocí křídel, takže nemusí pohybovat nohama příliš rychle. Někteří ptáci však dokážou běžet po vodě, aniž by se vznesli do vzduchu. Mezi nimi jsou dva americké druhy potápek: potápka západoamerická (Aechmophorus occidentalis) a potápka Clarkova (Aechmophorus clarkii), které při pářícím tanci běhají po hladině vody až 20 metrů a udělají asi 20 kroků za sekundu – více než kterýkoli jiný pták!

Rituál páření západoamerických potápek. Od 54 sekund začnou jezdit po vodě

Navíc tvar chodidel v podobě čepele (tento tvar zvyšuje sílu nárazu do vody) pomáhá potápkám udržet si váhu (potápky váží od 700 do 1800 g) na vodě a zploštělé kosti chodidla umožňují oddálení nohy od vody ze strany, což snižuje odpor.

Západní potápky dokonce učinily „běh po vodě“ součástí jejich pářícího rituálu. Foto © Bill Chen z allaboutbirds.org, Kalifornie, USA, 22. listopadu 2018

Pokud jde o savce, nejsou mezi nimi prakticky žádní vodní běžci, s výjimkou některých druhů delfínů, kteří dokážou „chodit“ po ocase: násilným pohybem ocasu se zvednou kolmo z vody a nějakou dobu v této poloze vydrží, než je gravitační síla stáhne dolů. Toto chování je pozorováno jak u delfínů divokých, tak u delfínů chovaných v delfináriích a ochočení delfíni dokážou své divoké příbuzné naučit vtipný trik, který byl demonstrován na příkladu indických delfínů skákavých (Tursiops aduncus) v jižní Austrálii v 1980. letech XNUMX. století. Poté, co byla divoká samice delfína skákavého rehabilitována v delfináriu (poté, co byla uvězněna v přístavu), kde byla chována s ochočenými delfíny, začala sedm let poté, co byla vypuštěna do volné přírody, předvádět „chůzi ocasem“. Po smrti této samice, jménem Billy, začala další samice, jménem Wave, „chodit po ocase“ a několik dalších delfínů skákavých z lusku ji následovalo.

Samice delfína skákavého jménem Wave kráčí pozpátku na svém ocase. Fotografie z článku M. Bossley et al., 2018. Chůze ocasem v komunitě delfínů skákavých: vzestup a pád svévolného kulturního „výstřelku“

Takové předávání některých adaptačních dovedností prostřednictvím sociálního učení mezi zvířaty není neobvyklé (viz Kultura u zvířat není vzácná kuriozita, ale všudypřítomný fenomén, Živly, 13.04.2021. XNUMX. XNUMX), na rozdíl od případu, kdy příbuzní začali napodobovat chování, které nepřináší žádný zjevný prospěch, snad kromě potěšení.

Anna Novikovskaja

Zobrazit komentáře (11)
Sbalit komentáře (11)

Tarson 14.01.2022 11:55 Odpovědět

Pak by gepardi měli umět běhat po vodě:)) Váží méně než lidé, mají větší opěrnou plochu – 4 tlapky a mohou dosáhnout rychlosti až 100 km za hodinu.

Annaeira Tarson 14.01.2022 16:28 Odpovědět

Důležitá zde není samotná rychlost, ale frekvence pohybů tlapky. No a relativně velké podrážky vzhledem k velikosti těla. Gepard má malé kočičí tlapky, takže to nepůjde, ne.

nal 14.01.2022 15:47 Odpovědět

Vzpomněl jsem si na permské mesenosaury a jejich německé příbuzné, kteří byli volitelně bipední. Možná také běhali přes louže a roztomilé kočky

Annaeira nal 14.01.2022 16:27 Odpovědět

Jako německý Eudybam? Ano, taky jsem o něm přemýšlel. Škoda, že tato schopnost nijak neovlivňuje anatomii. přesněji. Dokonce i plachetní ještěři mají zadní nohy, které jsou jen o málo delší než jejich přední nohy, ale přesto klouzají po hladině vody.

nal Annaeira 14.01.2022 17:10 Odpovědět

UPD
Přesněji mesenosaurid Cabarzia. Eudibamus je parareptile.

Nikolay Ts 14.01.2022 16:41 Odpovědět

Anno, skvělý článek, děkuji! Dovolte mi provést dvě opravy.
„Čákáním a nárazy do vody tlapami ještěrka vytváří hybnost, která zajišťuje tah vpřed a zdvih, a čím lehčí je váha, tím větší je zdvih.“

Výtah, o kterém jste se zmiňoval, nemá nic společného s plácnutím baziliška nohou. Protože odkaz pojednává o proudění kolem aerodynamického profilu, a to je úplně jiný proces a uspořádání. Na profilu vztlaková síla vzniká napříč vektorem rychlosti v důsledku působení Bernoulliho pravidla s poklesem tlaku na konvexní proudnicový povrch. Výsledný tlakový rozdíl mezi spodní a horní částí profilu vytváří zdvih.

Když plácnete do nohy baziliška, nic z toho se nestane. Obraz je zásadně odlišný. Noha je ponořena do vody kolmo, čímž vzniká tažná síla (ponorující se nohy) v důsledku viskozity vody. Síla čelního odporu je to, co tlačí na baziliškovu nohu a drží ji na hladině vody. Žádná zvedací síla z článku.

A za druhé, tato síla není tím větší, čím větší je hmotnost. Na váze to nijak nezávisí. V hydrodynamice jsou všechny síly závislé pouze na geometrii tělesa, rychlosti, hustotě a viskozitě média. U baziliškovy potápěčské nohy bude síla záviset pouze na velikosti nohy a rychlosti jejího kolmého dopadu na vodu. Kolik bazilišek váží, nijak neovlivní hydrodynamickou sílu vytvářenou nohou. Pětigramový, stogramový nebo kilový bazilišek (třeba s wolframovým závažím:)) se stejnou nohou a rychlostí dopadu na vodu vytvoří stejnou sílu odporu vody. Zatlačením zdola nahoru na baziliškovu nohu. Jaká váha vyrostla nad chodidlo, je pro tuto sílu zcela nedůležité: bude to stejné.

bledý Nikolay Ts 14.01.2022 18:42 Odpovědět

Malý dodatek. Technicky ano, síla bude mít stejnou velikost, ale bude proti ní působit váha baziliška. S rostoucí hmotností baziliška nemusí odpor vody stačit k udržení ještěrky nad vodou. Očividně to tak autor myslel.

Nikolay Ts 14.01.2022 16:53 Odpovědět

A ještě něco.) Nedávno jste navrhl napsat článek o mamutech. Zde je předvčerejší zveřejnění všeobecný přehled, pokud vás to zajímá. Fotografie zubaře v článku jsou mým vlastním materiálem. Svou práci upřímně podrobuji vaší kritice, za kterou vám budu vděčný.)

„Evoluční balistika mamutů: Od Proboscidea k hádance konce holocénu“
https://naked-science.ru/article/paleontology/evolyutsionnay a-ballistika-mamontov-ot-hobotnyh-do-zagadki

Zde v „Obrázcích“ jsem navrhl psát o mamutím zubu jako takovém, jeho stavbě, ontogenezi atd. Čekám na souhlas redakce; pokud schválí, napíšu, fotky budou moje)

Omlouvám se všem, že tento obrázek není k tématu)

tmavý 14.01.2022 21:29 Odpovědět

Muchomůrky jsou prostě krásné!
Lidé to nejsou schopni opakovat, ale stále trénují:
https://samaratoday.ru/news/249004

Akito 15.01.2022 15:49 Odpovědět

Na internetu je spousta videí o jízdě na motorce na vodě. Potřebný podpůrný impuls je dosažen pomocí spalovacího motoru.

bledý akito 15.01.2022 22:32 Odpovědět

Co si pamatuji na tato videa, tak důraz je kladen právě na určitý tvar pneumatik. Vzhledem k velké ploše a rychlosti otáčení kol je dostatečná síla k udržení motocyklu s jezdcem (viz komentář Nikolaje Ts výše). Ale obecně existují určité pochybnosti, že to opravdu funguje a není to jen spektakulární obrázek. Aby se vytvořila síla na přední kolo, musí být poháněno motorem. A v těch videích, na které jsem tehdy narazil, nebyl pohon předních kol.