Как геккон держится на стене
Обновлено: 01.05.2024
Человек, действительно, как таракан, быстро привыкает ко всему. Вот и я привыкла к этим странным ящерицам, и даже нашла их симпатичными. И сейчас уже сама успокаиваю тех, кто сталкивается с ними по приезду впервые. И сегодня хочу Вам немного о них рассказать.
Джекки, как их часто называют в Италии, хоть и ящерицы, но довольно своеобразные. Главное их отличие в том, что их лапки покрыты микроскопическими волосками, которые не изнашиваются, не пачкаются, и действуют как присоски. При этом странно то, что волоски эти цепляются только там где надо, а посторонние преметы к ним не прилипают, поэтому джекки нигде не вязнут и не застревают. Как это происходит, до сих пор до конца не изучено.
Я специально увеличила фото, что бы Вы смогли получше рассмотреть красавца.
Благодаря своим лапкам, гекконы имеют уникальную возможность передвигаться по абсолютно гладким поверхности, и даже по стеклу, вертикально, вниз головой, причем с приличной скоростью до метра в секунду. Гекконы обладают огромной силой, на своих лапках они способны удерживать вес, во много раз превыщающий их собственный. Они меняют и цвет в зависимости от времени суток, днем буро-серые, а ночью бесцветные, наши настолько сливаются со стеной, что становяться практически невидимыми, видны только их черные оки.
Средиземноморский геккон вырастает примерно до 15 см в длину (понимаете теперь, почему я испугалась).
Джекки, на самом деле, отличные помощники в борьбе с насекомыми. В благодатном итальянском климате растет и приживается все, и это не только растения, но и тьма самых разных насекомых. И чтобы по-настоящему оценить работу гекконов, достаточно сместиться в более холодную по температуре зону, где они не водятся, например, в горную местность. Да, там обычно нет противных комаров, но лучше бы они там были, так как вместо них в горах обычно в наличии целый "космозоо" во всех своей красе - от противных по 5-7 см сороконожек, и больших пауков до скорпионов, которые забираются в дом. Джекков там явно не хватает.
Эти ящерицы очень прожорливы в плане насекомых, и даже новорожденный геккончик практически сразу приступает к охоте на маленьких мошек и паучков. Геккоши, кстати, отвратительные родители, в лучшем случае забывают про молодняк, а в худшем могут и скушать. Поэтому немудрено, что малыши предпочитают быстренько от них свалить в самостоятельную жизнь.
Большие гекконы вообще - зрелище не для слабонервных, потому что маленькие букашки их не устраивают. Вот ночные бабочки и большие пауки - это другое дело, и чем "жирнее"добыча, тем лучше. Единственнные, кто с ними может поспорить в силе - это шмели, которые здесь тоже водятся в большом количестве, и иногда залетают "по пьянке" ночью на свет. Один раз я видела такую схватку шмеля с гекконом: в итоге шмель улетел в одну сторону, а джек убежал в другую. Ничья, можно сказать.
Каждый геккон имеет свою территорию для охоты, которую яростно отстаивает. "Прописку" они менять не особо любят, потому у себя на балконе каждый год с приходом весны, я вижу годами одних и тех же персонажей, всего там 7-8 джеков разного размера. Я давно уже к ним тепло отношусь, а они ко мне (вернее не столько ко мне, сколько к лампе на балконе, и освещенным окнам, которые ночью привлекают насекомых). При моем появлении ящерицы уже не сбегают, а продолжают заниматься своими делами, что позволило мне сделать эти фото, хотя в темноте это было сделать не так легко, к тому же джекки очень быстро передвигаются.
Гекконы издают и звуки -что-то среднее между кудахтаньем курицы на насесте и квакающей лягушкой.
При таком близком соседстве с ними мне много раз приходилось видеть их в процессе охоты. В этом деле они очень напоминают кошек. Заприметив насекомое, они сплющиваются, вжимаются в поверхность стены и потихоньку передвигаются, медленно переставляя лапки. Перед самым прыжком нервно, как та же кошка, перебирают лапками, и двигают хвостом, а затем прыгают вперед, резко выпрямляясь как пружина.
То, что гекконов не интересуют люди и дом, правда. Но, путешествуя по стенам, в поисках хлебного местечка, они иногда по ошибке попадают и внутрь квартиры. И в этом случае начинается тихое путешествие по углам, стенам и потолкам в поисках выхода. По неосторожности джекки часто гибнут между окон и дверей, да и под ногами, в потемках, что каждый раз печально. Пришлось освоить технику эвакуации заблудших из дома. Поймать гекконов, как уже понятно, сложно. Легче поймать маленьких ящериц, они все же поглупее, ввиду отсутствия жизненного опыта, поэтому часто при появлении человека замирают на месте, как вкопанные, типа это не я.
Лучший способ вынести их на улицу, не повредив при этом: взять небольшую картонную коробочку и кусок картона. В коробке лучше сделать пару маленьких отверствий для воздуха. Открыть заранее дверь на улицу или балкон, потом руки будут заняты. Далее выбрать точный момент и быстро коробкой накрыть геккона (без сильного нажатия), после этого осторожно и плавно завести под коробку кусок картона, что бы у джека было время волей-неволей сместиться на него. Как только картон заведен под коробку, хорошо прижимаем картон, вместе все поднимаем, очень быстро выносим и выпускаем на улицу, что бы не оставлять ящерицу без воздуха более нескольких секунд. Держать коробку надо очень хорошо, так как джек в этот момент громко бегает внутри, и не у всех нервы выдерживают.
Это было про мелких. Больших и мудрых "ящеров" так просто не поймать. Они сильны, хитры и быстры. Но есть способ и на этот случай: ночью перед тем как лечь и выключить свет, приоткрыть дверь на улицу или окно в той комнате где их видели, на несколько часов, и оставить сетку (от насекомых) закрытой. После этого, предварительно просмотрев дверь на наличие на ней джекка, сделать наоборот: открыть сетку, и закрыть дверь до утра. Обычно ночью геккоша, если еще не нашел сам выход в виде дыры на сетке, спокойно на этот раз выходит.
Вроде бы рассказала Вам все, что знала об этих "дракончиках". Осталось только добавить,что несмотря на все их миролюбие и лояльность по отношению к человеку, пальчик им в рот все-таки класть не стоит, цапнут и довольно хорошо. Джек имеет очень мощные челюсти, и пока испуган, разжать их, не повредив при этом, невозможно. Придется ждать, пока успокоится и сам отпустит. Не стоит трогать их и руками, особенно тянуть за хвост, гекконы очень пугливы и часто его отбрасывают. Хвост, если потом и отрастет, то уже не такой красивый как раньше.
А наше знакомство с джекками на этом подошло к концу. Я желаю Вам хорошего настроения и до следующей встречи!
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?
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 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.
Маленькая ящерица показала миру, что может дать ему новые технологии. Как геккон может научить людей ходить по стенам? Ученые мира бьются над разгадкой секрета и достигли определенных успехов.
Магия ящерицы
Гекконы живут в тропиках и субтропиках. Территория их обитания широка: Африка, Австралия, Юго-Восточная и Средняя Азия, некоторые виды были замечены в Северной Америке и Европе.
Мы привыкли видеть ящериц на земле, но гекконов скорее нужно высматривать на стенах и потолках. Поразительно, как ловко и быстро они бегают по вертикальным поверхностям и не падают. Не имеет значения, шершавая это поверхность или гладкое стекло окна. Геккон может даже висеть на одной лапке, не падая. Но как ему это удается?
Геккон чувствует себя уверенно на любой поверхности
На протяжении многих лет ученые искали причины этой загадочной способности и изучали разные версии.
Первым делом на ум пришел эффект «присасывания». Эта версия выглядела логично. Многие люди до сих пор так и думают. Но присосок на лапках так и не нашли даже после исследований ящерицы под микроскопом. А в результате одного эксперимента, когда геккон был помещен в вакуум, оказалось, что он продолжает удерживаться на вертикальной поверхности. Теория «присосок» оказалась разбита.
Может быть, клейкая жидкость на лапках? Но у гекконов нет желёз, выделяющих липкую субстанцию.
Вариант сцепления с неровной поверхностью тоже отпал, потому что эта ящерица уверенно держится и на полированном стекле.
Электростатика? Эксперименты также закончились ничем. Геккон все равно держался на любых поверхностях, когда заряд исчезал.
В чем же отгадка
Это удалось выяснить, когда лапки ящерицы изучили под электронным микроскопом. Оказалось, что на конечностях геккона есть мелкие щетинки в неисчислимом количестве. На каждом волоске есть ответвления, и они способствуют удержанию геккона на молекулярном уровне. Но вот как эти ящерицы умудряются сцепляться лапками с идеально гладким стеклом — до сих пор загадка.
Лапки геккона под микроскопом
Как они цепляются к поверхности, выяснили. А как отрывают лапы от стен? Гекконы выгибают «пальчики», изменяя наклон щетинок к поверхности. Делают они это без труда и затрат энергии. Сцепление исчезает.
Наука, промышленность, гекконы
Разгадав тайну геккона, ученые озадачились изобретением нелипкой клеющейся ленты, которая будет цепляться к поверхностям с помощью щетинок. Начали разрабатывать новый скотч для крепления предметов на весу. Например, к потолку. Ученые даже задумались над тем, как приклеивать предмет не только в результате давления, но и во время движения с прикосновением друг о друга. В результате долгих разработок это удалось. Один из плюсов «гекконового» скотча в том, что он не оставляет липких следов, в отличие от обычного. Правда, пока не получилось создать «вечный» скотч — через какое-то время предметы перестают прилипать к ленте, если их приклеивать и отклеивать.
Необычное рукопожатие, запечатленное на камеру
Кто знает, может, в недалеком будущем создадут костюм спайдермэна, основываясь на этих знаниях и технологиях. Пока что остается еще много вопросов в изучении этой уникальной способности лапок гекконов. И один из них — как щетинки ящерицы самоочищаются. Ответа пока нет.
Гекконы — ящерицы, обитающие, в большинстве своем, в тропическом климате, и размером не превышающие 30 см в длину, обладают удивительными способностями. Они могут удержаться практически на любой поверхности.
Гекконы способны карабкаться по крутым склонам, взбираться по гладкой стене со скоростью около 1 м/c и даже бегать вниз головой по поверхности из полированного стекла. При этом, находясь на стене, гекконы могут удерживать вес тела всего одной лапкой. Чудодейственное «прилипание» геккона к поверхности заключено в близком контакте щетинок на лапках геккона с поверхностью предмета. Взаимодействие происходит на молекулярном уровне. Лапы геккона устроены таким образом, что на их пальцах находятся очень тонкие волоски длиной всего в десятую часть миллиметра. Каждый волосок, в свою очередь, в конце расходится на 400–1000 ответвлений, а каждое ответвление заканчивается на конце треугольной лопаточкой — всего 0,2 микрометра в ширину.
Невероятно, но каждая лапка геккона, площадь которой чуть больше квадратного сантиметра, может прикасаться к поверхности двумя миллиардами окончаний! Природа начала использовать нанотехнологии задолго до человека.
Ученные выяснили, что не смотря на крошечный размер, один волосок геккона достаточно крепок для удержания взрослой особи муравья. В теории это означает, что шесть миллионов щетинок геккона могут генерировать силу, достаточную для удержания навесу двух человек. 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. Щетинка может открепляться под углом более 30°. Геккон управляет прилипанием и отлипанием с помощью строго определенных движений, и все это происходит без существенных затрат энергии. Интересно, 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 природу этого свойства.
Гекконы также хорошо видят ночью, как и днем
Еще одной удивительной чертой геккона является его необычайное строение глаз, позволяющее строить четкое изображение в абсолютной темноте, охватывая при этом большое поле зрения. Глаза геккона сильно увеличены, а веки лишены подвижности. В слабо освещенных местах зрачок разбивается на ряд небольших точечных отверстий, каждое из которых фокусирует самостоятельное резкое изображение на сетчатку глаза. Накладываясь друг на друга, эти изображения создают необходимую для зрительного восприятия яркость, обеспечивая в то же время четкость образа.
Общее описание семейства гекконовых
Виды: более 900 видов.
Места распространения: наиболее распространены в тропическом климате — Тропическая Азия и Индонезия, хотя их можно встретить на любом материке, кроме Антарктиды.
Размеры: в среднем 10–15 мм, некоторые виды достигают 35 см и более в длину.
Образ жизни: сумеречный и ночной, некоторые разновидности ведут дневной образ жизни.
Размножение: яйцекладущие.
Питание: насекомые и мелкие беспозвоночные.
У разных гекконов разные лапки, но держатся они одинаково. Как же?
На пальцах геккона можно увидеть "ребра" - это ламели. На каждом ребре находятся миллионы щетинок, которые в 10 раз тоньше человеческих волос. Каждая щетинками делится ещё на 400-1000 волокон. Эти волокна настолько маленькие, что взаимодействуют с поверхностью на молекулярном уровне.
а. Лапка геккона б. «Подушечка» пальца геккона под микроскопом в. Одна из щетинок лапы геккона г. Она же, под бОльшим увеличением д. Максимальное увеличение щетинки
Силы Ван-дер-ваальса
Эти силы ничтожно малы и действуют на очень маленьком расстоянии, когда молекулы разных веществ настолько близки, что силы притяжения и отталкивания уравновешиваются. В этот момент происходит взаимодействие между электронами и ядрами одной молекулы и ядрами и электронами другой. Молекулы поляризуются и сближаются друг с другом, притяжение между ними при этом возрастает.
При соприкосновении лапы геккона и поверхности возникает обмен электрическими зарядами. В итоге образуется положительный электростатический заряд у лапы и отрицательный - у поверхности.
Чтобы отлипнуть геккону достаточно подвинуть лапку так, чтобы угол между щитинками и поверхностью стал больше 30°, тогда силы Ван-дер-ваальса перестанут действовать. За секунду геккон может прилипнуть и отлипнуть раз пятнадцать.
Поскольку геккон в природе бегает по весьма разнообразным поверхностям, а держится только за счет физики, его лапки сделаны с большим запасом щетинок, ведь далеко не всегда все щетинки могут тесно контактировать с поверхностью. Поэтому геккон может легко удерживать свой вес на одной лапе. Сила прилипания зависит и от массы тела. Чем больше геккон, тем сильнее он может прижать лапы, поэтому даже большой жирный геккон просто так с потолка не упадёт.
Благодаря своему строению, лапы геккона отталкивают воду и грязь, они никогда не пачкаются. Единственное, что может помешать геккону прилипнуть- вода. Если намочить геккону лапы или посадить на совсем уж мокрую поверхность- он соскользнет.
Люди, конечно, не могли пройти мимо таких замечательных лапок и стали их копировать для своих нужд.
Читайте также: