Учёные из Политехнического университета Виргинии впервые смогли спроектировать биомеханику полёта райской змеи Chrysopelea paradisi.
Райская украшенная змея является единственным представителем бескрылых позвоночных, способных летать. Она может перепрыгивать с дерева на дерево на расстояние до 24 метров по воздуху. Это стало возможным благодаря волновому движению, которое животное совершает в воздухе. Исследователи знали об этом, однако до настоящего времени полностью не понимали физики процесса.
Специалисты из Политехнического университета создали первую 3D-модель полёта райских змей, которая описывает все особенности процесса. Чтобы сделать это, учёные проанализировали поведение более 100 живых скользящих змей, передаёт Indicator со ссылкой на статью в журнале Nature Physics.
Модель учитывает частоту совершения волнообразных движений, их направление, действующие на тело силы и распределение масс. Используя её, учёные также провели эксперименты в симуляции, позволяющие получить дополнительные данные о полёте райских змей.
Целью одного из таких экспериментов было узнать, зачем змеи при полёте постоянно совершают волнообразные движения. Для этого специалисты смоделировали случай, при котором животные бы этого не делали. Оказалось, что при отсутствии такого поведения змея не может летать и падает после прыжка. Эксперимент подтвердил гипотезу команды о том, что волнообразные движения в воздухе повышают устойчивость полёта у пресмыкающихся.
В начале прыжка змея обычно изгибает тело в J-образную петлю и выпрыгивает вверх и вперёд. В течение полёта она совершает волнообразные движения для поддержания равновесия тела, которое становится похожим на крыло изменяемой формы и создаёт подъёмную силу под действием потока воздуха, а также ускоряется при движении вниз под действием силы тяжести.
Опыты показали команде детали, которые они ранее не могли визуализировать. Оказывается, змея использует два вида волн для перемещения: горизонтальную большой амплитуды и недавно обнаруженную вертикальную меньшей амплитуды. При этом волны обоих видов распространяются одновременно.
Ранее биологи из Финляндии выяснили, что зигзагообразный узор на спине обычных европейских гадюк не только помогает им в маскировке, но и создаёт оптические иллюзии, которые мешают хищникам поймать змею. Оба этих эффекта работают одинаково хорошо. Это говорит о том, что защитная окраска животных может быть многофункциональной.
Гадюки, гремучие змеи и их сородичи считаются символом молниеносной реакции, сверхвысокой скорости и почти гарантированной точности атаки жертвы. Они охотятся на мелких млекопитающих и рептилий из засады, выпрыгивая с огромной скоростью и буквально «вколачивая» клыки в тело жертвы. Одним из секретов их успешной охоты считается маскировочная окраска их чешуи, помогающая сливаться с природой и скрываться до того момента, пока жертва не подойдёт на близкое расстояние.
Вместе с тем, полагают учёные, яркие узоры служат предупреждением для хищников, которые могут попытаться атаковать змею. Впрочем, есть и другие свойства окраски. Наблюдения за скоростью движения змей показали, что они двигаются достаточно быстро для того, чтобы породить эффект, который нейрофизиологи называют «слиянием мельканий» — когда люди не воспринимают мерцаний любого источника света или объекта, если они происходят с довольно высокой частотой.
В случае с гадюками эффект приводит к тому, что при быстром движении змеи полоски на их теле сливаются в единое целое. Это не позволяет глазам человека или хищника определить направление движения и расстояние до уползающего пресмыкающегося. Схожую роль играют полоски на теле зебр, мешающие мухам садиться на тело этих животных и заставляющие львов считать, что их жертва бежит быстрее или медленнее, чем на самом деле, писал NEWS.ru.
