Слоновьи «усы» оказались похожи на кошачьи
Градиент жёсткости вибрисс на хоботе слонов добавляет ему чувствительности.
Разумеется, когда мы говорим про усы у зверей, мы имеем в виду вибриссы. Человеческие усы — это просто шерсть на лице, а усы-вибриссы кошек, мышей, тюленей и других «нечеловеческих» млекопитающих — это органы осязания. Вибриссами зверь чувствует токи воздуха или воды и ощупывает поверхность перед собой. Вибриссы подвижны, и их движения – одни из самых быстрых, на которые способны звери. Например, мыши могут за секунду целых двадцать пять раз пошевелить своими вибриссами.
Единственные из зверей, у которых вибрисс вообще нет ни в каком виде — это человекообразные обезьяны, включая человека. Соответственно, у слонов они тоже есть; расположены они у них на конце хобота, и число их достигает тысячи. Как известно, хобот у слонов очень гибкий и умелый: хоботом слоны могут таскать брёвна, а могут бережно очистить банан от кожуры. Усы-вибриссы как будто должны помогать слонам в бережных манипуляциях хоботом. Но три года назад сотрудники Гумбольдтовского университета в Берлине и Лейбницевского института зоологии и дикой природы опубликовали статью, в которой писали, что вибриссы хобота не двигаются и вообще не реагируют на то, что делают слоны. Также выяснилось, что слоновьи вибриссы заметно толще, чем у других животных, и почти не сужаются к концу.
Тем не менее, исследователи продолжили изучать вибриссы слонов. Недавно те же сотрудники Гумбольдтовского университета в Берлине и их коллеги из Института интеллектуальных систем Общества Макса Планка опубликовали в Science ещё одну статью с более детальным описанием устройства слоновьих «усов». Компьютерная микротомография показала, что в поперечнике они не круглые, а уплощённые, у основания полые, а выше они пронизаны полыми каналами, так что вибриссы оказываются пористыми внутри. Пористость делает их более прочными, что очень кстати, учитывая, что хобот у слонов – главный рабочий инструмент, и они проделывают им огромное количество разных манипуляций.
Но главная особенность вибрисс слонов обнаружилась в экспериментах с индентором (прибором для измерения твёрдости). У основания вибриссы были жёсткими, негибкими, а ближе к вершине становились всё более пластичными – если у основания их можно сравнить с твёрдой пластмассой, то к вершине они начинают напоминать мягкую резину. Этот переход происходит плавно, то есть у вибрисс есть градиент жёсткости. Обычные волосы на теле слонов одинаково жёсткие сверху донизу, и, кстати говоря, такие же одинаково жёсткие вибриссы у мышей и крыс. А вот у вибрисс домашних котиков есть похожий градиент жёсткости, так что можно сказать, что у слонов кошачьи усы (по крайней мере, в том, что касается физико-механических характеристик).
Дело тут не в абсолютных значениях жёсткости и гибкости, а именно в их градиенте. По мнению авторов работы, именно градиент жёсткости вибрисс добавляет слоновьему осязанию чувствительности. Это подтверждается и компьютерным моделированием, и экспериментами с трёхмерной увеличенной моделью слоновьей вибриссы, повторяющей все её механические параметры. Возможно, структуру слоновьих вибрисс удастся применить в робототехнике, в создании чувствительных щупов и сенсоров.
