Прыгающие гекконы приземляются на хвост
Прыгнув на вертикальную поверхность, гекконы опираются на хвост, чтобы не свалиться из-за большой силы столкновения.
Гекконы свободно бегают по вертикальным стенам и даже по потолку: их лапки снабжены микроскопическими волосками, которые притягиваются к поверхности Ван-дер-Ваальсовыми силами и не дают ящерице упасть. Естественно, геккон регулирует степень своей «липучести» в зависимости от того, стоит он на месте или бежит, что за поверхность у него под лапами, и т. д.
Но некоторые гекконы — как, например, плоскохвостый домовый геккон Hemidactylus platyurus — не только бегают, но ещё и прыгают. И прыгают довольно далеко: между деревьями может быть несколько метров, а геккон всё равно сумеет перескочить с одного ствола на другой. Если деревья расположены близко друг к другу, этот прыжок мы даже не заметим: геккон развивает такую скорость, что преодолевает небольшое расстояние буквально в мгновение ока.
И тут возникает вопрос, почему гекконы не расшибаются о деревья и не падают с них, раз они так сильно прыгают. Волоски на лапах тут уже не помогут: пусть они хорошо прилипают к поверхности, но амортизирующей пружины из них не выйдет. Зато у гекконов ещё есть хвост, он им и обеспечивает мягкую посадку.
Сотрудники Института интеллектуальных систем Общества Макса Планка и Калифорнийского университета в Беркли поставили с гекконами несколько экспериментов прямо в заповедных лесах Сингапура (плоскохвостые домовые гекконы живут в Южной и Юго-Восточной Азии). Ящериц сажали на платформу высотой семь метров, откуда те спрыгивали и в парящем полёте приземлялись на стоящее рядом дерево. Скоростная видеосъёмка показала, что гекконы развивали скорость 21 км/ч. И если у геккона был хвост, он начинал бежать по стволу, как ни в чём не бывало. А вот если у геккона не было хвоста (то есть он его отбросил из-за какой-то угрозы, как это делают все ящерицы), то удержаться на стволе после прыжка он не мог и тут же сваливался вниз.
Рисунок с гекконом, отклонившим туловище после приземления, и робот, имитирующий геккона. (Иллюстрация: Ardian Jusufi / Andre Wee / Max Planc Society)
Оказалось, что после приземления на вертикальную поверхность гекконы сразу отклоняют туловище назад примерно на 100 градусов, опираясь на хвост и задние лапы. То есть хвост служит как бы пятой ногой. Такой трюк помогает отвести энергию столкновения по хвосту в древесный ствол. Ну, а без хвоста ничего такого не получится.
Но это всё-таки гипотеза, сформулированная после наблюдений за живыми гекконами. Как её проверить? Исследователи сконструировали четырёхлапого и хвостатого модельного робота с гибким туловищем, имитирующего геккона. Робота бросали на вертикальную поверхность с датчиками силы, он прилипал к ней, при этом он либо отклонял туловище, опираясь на хвост, либо не отклонял.
В статье в Nature Communications Biology говорится, что опора на хвост действительно помогала уменьшить силу, которая отталкивала робота от поверхности, и чем длиннее был хвост, тем меньше она была. Ну, а без хвоста робот, как и бесхвостые гекконы, просто сваливался со стены. То есть гипотеза об амортизационном хвосте подтвердилась, и если нам понадобятся какие-нибудь настоящие прыгающие роботы, мы вполне можем воспользоваться этим гекконьим ноу-хау.