Как животные используют законы физики?

Каждый знает, что кошки всегда приземляются на четыре лапы, но ученые долго не могли разгадать, как именно они это делают. Проблема в том, что мы рассматривали животных как механические системы, но это неправильно — они используют законы физики по-своему. Портал Big Think рассказал, как различные животные пользуются физикой.

Законы физики распространяются не только на кошек, но и на любое другое животное — от насекомых до слонов. Биология приветствует физику, потому что животные используют законы физики для жизни: от фрикции на микроскопическом уровне до жидкостной динамики воздуха и воды. Каждый аспект поведения животных, от дыхания до поиска укрытия, так или иначе зависит от возможностей и ограничений, накладываемых физикой.

Законы физики применяются к животным на самых разных уровнях. Например, силы притяжения между атомами помогают гекконам и некоторым насекомым карабкаться по стенам и даже потолку. Если взять зверей покрупнее, то текстуры и различные структуры обеспечивают цепкость для других целей. Так, птичьи перья имеют маленькие крючки и шипы, которые работают как липучка и держат перья в нужной позиции для полета.

Биологические текстуры также помогают в передвижении благодаря трению между частями тела животных и поверхностями. Чешуя ужей Lampropeltis californiae позволяем им быстро скользить вперед, но повышает трение, чтобы не дать им сбиться назад или в сторону. Некоторые гремучие змеи, похоже, выработали разные текстуры чешуи для того, чтобы двигаться вперед с наименьшим трением.

Помимо этого, физика играет важную роль при взаимодействии с водой. Микроструктуры делают тела многих животных супегидрофобными — они полностью блокируют проникновение жидкости. Иначе птицы и насекомые, обитающие во влажных климатах, не смогли бы летать: капли воды способны нарушить их стабильность и массу. К тому же, водонепроницаемость позволяет животным содержать шкуру в чистоте, а это бывает довольно важно, если зверь пользуется камуфляжем.

Кстати о камуфляже! Отражение и преломление света тоже немаловажно. Яркие цвета и блестящее оперение птиц, крылья бабочек и других насекомых — все эти вещи получают свои свойства из-за того, как сочетаются слои различных микроструктур.

Наконец, если говорить о крупных животных, то даже простейшие движения требуют сложной координации электрических и химических сигналов между телом и мозгом. Для успешного движения физика тела животного должна считаться с физическими свойствами окружающего мира. Например, передвижение через жидкость зависит не только от конечностей, но и от свойств этой жидкости. Именно поэтому водоплавающие звери используют разные стратегии мобильности.