НОВОСТИ В УКРАИНЕ
Осьминоги известны тем, что могут проскальзывать через очень узкие отверстия. Ученые выяснили, что для этого они используют две разные последовательности движений, выбирая их в зависимости от размера прохода. Как сообщает NBC News, это открытие может помочь в создании роботов, способных проникать в труднодоступные места.
В отличие от людей и животных с жестким скелетом, осьминоги обладают чрезвычайно гибким телом. Его основу составляет то, что учёные называют мышечным гидростатом, – система мышц, которая обеспечивает одновременно поддержку тела и движение без костей.
Восемь ловких щупалец осьминога могут сгибаться и удлиняться, а центральная часть тела – мантия – менять форму. К таким деформациям приспособлена и кровеносная система животного: крупные кровеносные сосуды обладают собственными мышечными насосными механизмами, которые помогают поддерживать движение крови даже тогда, когда определенная часть тела сжимается.
«В природе осьминоги способны проходить через отверстия, размер которых меньше их тела. Эта способность называется поведением протискивания. Мы исследовали, существует ли общая закономерность в том, как эти животные это делают, которую в будущем можно было бы применить в робототехнике», – рассказал Венси Синь, исследователь лаборатории мягкой робототехники Национального университета Сингапура и один из авторов исследования, опубликованного в журнале Journal of Experimental Biology.
Для эксперимента исследователи сняли на видео трёх молодых обыкновенных осьминогов, которые протискивались через отверстие с регулируемой шириной. Они выявили две основные стратегии: трехэтапную, которую животные использовали, когда отверстие было шире расстояния между их глазами, и четырёхэтапную – когда оно было уже.
«Сначала мы ожидали, что животные будут использовать одну и ту же стратегию. Мы были удивлены, когда обнаружили, что она меняется», – отметил Синь.
Во время трехэтапного маневра осьминог сначала прощупывает отверстие одним щупальцем, затем просовывает через него ещё несколько щупалец. После этого он упирается ими в перегородку и использует их, чтобы протащить через отверстие остальные щупальца, голову и мантию.
Если отверстие уже, животное добавляет ещё один этап: сначала протягивает через него остальные щупальца, а затем отдельно просовывает голову и мантию.
Пока что учёные не знают, что именно определяет минимальный размер отверстия, через которое может протиснуться осьминог. Ранее считалось, что ограничивающим фактором является его клюв, который выполняет функцию челюстей и является единственной жёсткой частью тела. Однако, по словам Синя, результаты экспериментов свидетельствуют о том, что решающее значение может иметь размер щупалец у тела.
Способность проникать в узкие отверстия помогает осьминогам спасаться от опасности и добираться до добычи, к которой другие морские животные не могут легко добраться.
«Идея заключается в том, что осьминоги используют осязание щупалец, чтобы исследовать отверстие», – пояснил Майкл Куба, биолог Неаполитанского университета имени Фридриха II и соавтор исследования.
При этом разные виды осьминогов могут использовать разные способы преодоления узких проходов. По словам Кубы, обычный осьминог – хищник широкого профиля, обитающий в прибрежных водах, особенно вблизи скалистых берегов, где много отверстий, через которые можно протиснуться. Зато виды, обитающие на песчаном морском дне или имеющие совершенно иную форму тела и длину щупалец, могут использовать другие стратегии.
Как исследование может повлиять на развитие роботов
Исследователи надеются, что понимание того, как осьминоги преодолевают такие препятствия, поможет инженерам создавать более универсальных роботов для работы в ограниченном пространстве.
По словам Синя, поисково-спасательные роботы, предназначенные для передвижения через завалы, часто имеют удлиненную и тонкую форму, поскольку им требуется небольшое поперечное сечение, чтобы проходить через узкие щели. В то же время робот, созданный по образцу осьминога, потенциально мог бы нести больше оборудования. Его гибкие щупальца можно было бы оснащать различными датчиками, инструментами или средствами связи.
Однако создание такого робота представляет собой инженерную проблему. Его щупальца должны быть достаточно мягкими, чтобы протискиваться через узкие отверстия, но в то же время достаточно прочными и подвижными, чтобы сгибаться, скручиваться и растягиваться, протягивая остальную часть тела. Как пояснил Синь, обычные приводы, необходимые для управления такими сложными движениями, как правило, добавляют в конструкцию жесткие компоненты, из-за чего робот становится менее гибким.
Для Кубы это исследование также показывает, сколько ещё неизвестного остаётся в жизни самих осьминогов.
«Людей привлекают осьминоги как мягкий интеллект океана. Но мы очень мало знаем о том, как осьминог живёт своей повседневной жизнью», – отметил биолог.
Больше интересного из мира науки
Ранее сообщалось, что учёные обнаружили самого быстрого паука в мире. Им оказался австралийский вид Heteropoda jugulans, который передвигается на всех восьми лапках со скоростью более 3,6 метра в секунду.
Такая скорость обусловлена особенностями его строения. Паук обладает достаточной массой для развития мышечной силы, но в то же время его брюшко достаточно лёгкое, чтобы не замедлять движение. Благодаря такому сочетанию он достигает чрезвычайной механической эффективности.
