Новая ящерица найдена в Доминиканской РеспубликеНовая ящерица найдена в Доминиканской Республике
Удивительный факт, в Доминиканской Республике впервые за несколько последних десятилетий был обнаружен новый вид ящерицы семейства Анолисовых. Вид был...

Йеменский хамелеон (Chamaeleo calyptratus)Йеменский хамелеон (Chamaeleo calyptratus)
Еще его называют щлемоносным, это название он получил из-за выразительного шлема украшающего его голову.Йеменский хамелеон отличается спокойным нравом...

Facebook
Главная » Статьи » Интересные факты » Как гекконам удается бегать по стеклу

Как гекконам удается бегать по стеклу

Уже давно люди были удивлены и зачарованы этой способностью. Не удивительно, что из-за этого возникли многочисленные мифы о гекконах. Интересно, что два из них совершенно противоположны. Согласно одному из них, животные почитались в качестве добрых домашних духов, приносящих счастье или плодородность, как токи (токей, Gekko gecko) в некоторых регионах Юго-Восточной Азии.

Согласно другому представлению, их боялись и считали ядовитыми, как, например, в Юго-Восточной Европе. Например, научное название Tarentola является производным от ядовитых тарантулов. Hemidactylus turcicus называется там Tarantella (тарантул). В некоторых областях Мадагаскара Uroplatus называют чертом. Если ранним утром находят уснувшего Uroplatus на одной из хижин, ее сжигают.

Многочисленные ученые пытались объяснить эту особенность гекконов. Но лишь Hiller (1968) смог с использованием электронного микроскопа исследовать микроструктуру прикрепительных ворсинок и затем с помощью опытов показать и объяснить функционирование прикрепительного механизма.

Ворсинки состоят, как и эпидермис, из отмерших кератиновых клеток и располагаются на прикрепительных подушечках плотно одна к другой, как волосы. При виде сверху прикрепительные ворсинки тянутся черепицеобразно через всю прикрепительную подушечку. При этом кончики отдельных ворсинок никогда не перекрываются предшествующими, а всегда оказываются свободными. Кончики прикрепительных ворсинок специфически изогнуты по направлению предплюсны животного.

Разнообразие пальцев гекконов позволяет провести их грубую классификацию по родам:

a) Anstelliger lar,

b) Gekko vitatus,

c) Cyrtodactylus brevipalmatus,

d) Oedura marmorata,

e) Pseudothecadactylus lindneri,

f) Hemidactylus garnotii.

Только при сильном увеличении под электронным микроскопом распознают их фактическое строение. Становится видно, что прикрепительные ворсинки с краю многократно расщеплены, причем расщепления заканчиваются не единообразно, а на различном расстоянии, где производится их последнее расчленение в оконечные структуры.

Эти оконечные структуры всего лишь 0,2 микрометра шириной. На конце все они имеют пластинчатое утолщение от 0,2 до 0,3 микрометра с легким углублением в середине. Оконечные пластинки находятся почти все на одном уровне, из-за изгиба ворсинок они расположены почти вертикально к продольной оси пальцев.

Вопрос в том, как гекконы прикрепляются и почему прикрепительные ворсинки имеют такое сложное строение? Ответ опытным путем нашел Hiller. При этом он наблюдал гекконов при их движении вверх по  разным субстратам, имевшим различное поверхностное натяжение. Он твердо установил, что прикрепительные возможности геккона возрастали пропор-ционально  к поверхностному натяжению, что значило, что прикрепительный механизм функционировал в соответствии с физическим принципом адгезии (сцепления).

Фотография лапки геккона. © Kellar Autumn, http://www.lclark.edu/~autumn/dept/Welcome.html

http://www.origins.org.ua

Фотография щетинок геккона. Плотность размещения на пальцах достигает 14400 щетинок на 1 мм2 или около 1,5 миллиона на см2 . Фотография одной щетинки геккона. Ее длина составляет всего 100 микрометровили 0,1 миллиметра (две толщины человеческого волоса). Каждая щетинка на конце разветвляется в 400-1000 ответвлений для увеличения площади близкого контакта с поверхностью. Фотография ответвления на конце щетинки. Каждое ответвление заканчивается на конце треугольной лопаточкой. Эти лопаточки невообразимо крохотные и составляют в ширину всего 0,2 микрометра (2/10 000 миллиметра).

Адгезией называют прилипание различных тел друг к другу, как следствие молекулярного притяжения поверхностных молекул или атомов. Эти силы начинают действовать только лишь при тесном контакте. Действие силы адгезии обеспечивает сложное строение отдельных ворсинок. Только микроструктура позволяет гекконам установить тесный поверхностный контакт с субстратом, чтобы начала действовать сила притяжения. Таким образом, сила притяжения является суммой бесконечного количества мелких сил, которые начинают действовать при прикосновении окончаний прикрепительных ворсинок к субстрату.

Физическую природу прикрепительного механизма доказывает тот факт, что мертвые животные не теряют свою цепкость и остаются висеть даже на оконном стекле. Так как для простого висения на вертикальной поверхности не нужны затраты энергии, гекконы предпочитают спать в таком положении. Наконец, остается невыясненным вопрос, как гекконы применяют прикрепительный механизм и как они снова отцепляются от субстрата. Это обеспечивается сильной подвижностью ног животного.

Активное прикрепление производится с помощью захватывающего движения по направлению к субстрату, при котором прикрепительные ворсинки при сокращении мышц несколько выпрямляются и прижимаются к основанию. При этом прикрепительные ворсинки слегка изгибаются в форме литеры S, все только по направлению к предплюсне. Такое одинаковое положение всех прикрепительных подушечек обеспечивает действие прикрепительной силы только по направлению к предплюсне. Чтобы обеспечить действие этой силы по другим направлениям, пальцы животного распределяются почти равномерно вокруг ноги,  обеспечивая геккону надежное крепление. Чтобы оторвать палец от субстрата, гекконы поднимают его спереди, что напоминает накатывание (раскатывание). Этот процесс протекает так быстро, что его очень сложно точно наблюдать. При приподнимании кончиков пальцев прикрепительные ворсинки постепенно освобождаются и действие адгезионной силы прекращается. После отделения от основания прикрепительные ворсинки приобретают свою первоначальную форму, и нога может быть передвинута и поставлена снова. Для того чтобы одновременно оторвать все кончики ворсинок, геккону понадобилось бы гораздо больше энергии, чем он располагает.

Прикрепительная сила некоторых видов гекконов невероятна и многократно превосходит  вес их тела.

Подобные прикрепительные ворсинки или другие примитивные прикрепительные механизмы находятся еще на хвостах и на брюхе некоторых видов гекконов.

Уже в яйце прикрепительные ворсинки полностью развиты и защищены толстым слоем кожи, предотвращающим загрязнение прикрепительных пластинок при вылуплении детеныша. Через небольшой промежуток времени после вылупления детеныш линяет и приобретает в полном объеме способность к цепкости.

Подобные процессы наблюдаются после линьки и у взрослых животных. У них прикрепительная способность сразу после линьки самая сильная и постепенно уменьшается до следующей линьки из-за загрязнения прикрепительных ворсинок. Так как новая кожа окружает прикрепительные щетинки, она отрывается тяжелее, чем остальная кожа, и гекконы должны поддерживать процесс линьки с помощью активного сдирания старой кожи. Остатки кожи на ногах сильно снижают активность животного вплоть до того, что животные становятся не в состоянии самостоятельно ловить свой корм и поэтому умирают с голода. Часто остатки кожи на ногах свидетельствуют о заболевании или слабости соответствующего животного.

Вокруг прикрепительных подушечек находятся чувствительные клетки, которые закреплены исключительно на  крайних чешуйках. У Tarentola mauritanica, например, размещены по 15 чувствительных клеток на каждой из этих чешуек. Чувствительные клетки служат органами чувств, с помощью которых гекконы реагируют, например, на жидкости или липкий субстрат поднятием пальцев, чтобы прикрепительные подушечки не загрязнялись. Чувствительные клетки дополнительно контролируют относительное расположение пальцев и процесс прикрепления.

Схематическое изображение прикрепительных ворсинок в процессе движения:

a) закрепление,

b) отделение 

Биологическое значение возможности прикрепления заключается, в основном, в осваивании экологических ниш, полностью недоступных для других рептилий.

Например, большинство видов, имеющих прикрепительные подушечки, обитают на перпендикулярно расположенных поверхностях, таких как камни, древесные стволы, и даже на очень гладких пальмовых листьях. Там они могут уверенно прыгать и охотиться за добычей. Многие виды используют естественную защиту, которую дают вертикальные стены, в том числе и для спаривания. Прикрепительные подушечки обеспечивают развитие этих видов в непосредственной близости с человеком, так как они могут заселять голые потолки и стены домов.

Живая экзотика