Как работает хобот слона?
Исследование, проведённое специалистами Технологического института Джорджии (Georgia Institute of Technology) показало, как слоны расширяют ноздри, чтобы создать больше пространства в хоботе — в результате в нём может помещаться до девяти литров воды. Измерена и скорость всасывания слоном воды — она очень высока, три литра в секунду.
Цель исследования — понять физику работы хобота слона: как этот орган используется для перемещения предметов и манипулирования воздухом, водой, пищей и прочим. Такое знание может быть полезным — например, в разработке роботов будущего.
Статья «Всасывающее кормление слонов» (Suction feeding by elephants) опубликована в журнале the Royal Society Interface.
«Слоны съедают около 400 фунтов (более 180 кг) пищи в день, но очень мало известно о том, как они используют свой хобот, чтобы собирать пищу и воду в течение 18 часов ежедневно, — говорит руководитель исследования Эндрю Шульц (Andrew Schulz). — Оказывается, их хоботы действуют как ёмкости, способные при необходимости расширяться».
Команда Шульца, в сотрудничестве с ветеринарами зоопарка Атланты, изучала слонов в то время, когда они ели различные продукты. Большие куски слон хватает хоботом, но кусочки фруктов он засасывает с характерным звуком.
Чтобы узнать больше о таком всасывании, исследователи давали слонам куски лепёшки и измеряли приложенную к куску еды силу. Иногда животное придавливало лепёшку и вдыхало, подвешивая кусок на кончике хобота, не ломая его. В других случаях слон всасывал еду на расстоянии.
«Слон использует хобот как швейцарский армейский нож, — говорит профессор Дэвид Ху (David Hu), консультировавший Шульца. — Он может улавливать запахи и хватать предметы. В других случаях он сдувает предметы, как воздуходувка листья, или засасывает их, как пылесос».
Наблюдая за тем, как слоны всасывают жидкость из аквариума, учёные смогли определить продолжительность процесса и измерить всасываемый объём. Всего за 1,5 секунды хобот принимает 3,7 литра.
Ультразвуковой зонд использовался для измерения стенок хобота и наблюдения за работой его внутренних мышц туловища. Сокращая эти мышцы, животное расширяет ноздри на 30 процентов. Это уменьшает толщину стенок хобота и увеличивает его ёмкость на 64 процента.
«Сначала было непонятно: носовой проход слона относительно мал, и он вдыхал больше воды, чем теоретически мог бы, — рассказывает Шульц. — Только когда мы получили ультразвуковые изображения и увидели, как расширяются ноздри, мы поняли, как он это делает».
«Исследуя механику и физику движений мышц хобота, мы можем применить эти физические механизмы, комбинацию всасывания и захвата, в деле создания роботов», — убеждён Шульц.