Ученые раскрыли секрет невероятной ловкости слоновьего хобота. Оказалось, что все дело в особом строении тысяч усиков, покрывающих его от основания до кончика. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
Тысяча «датчиков» на хоботе
Хобот слона покрыт примерно тысячей коротких усиков длиной около пяти сантиметров. Они работают как сенсорные волоски — вибриссы, похожие на усы кошек или крыс.
Однако слоновьи усики устроены иначе:
-
у них нет специальных мышц для вибрации;
-
они не отрастают заново при повреждении;
-
их структура меняется по всей длине.
Несмотря на толстую кожу и не самое лучшее зрение, слоны обладают чрезвычайно развитым осязанием — и именно эти усики играют в этом ключевую роль.
Что обнаружили ученые
С помощью микрокомпьютерной томографии и электронной микроскопии исследователи изучили структуру усиков азиатского слона.
Выяснилось, что каждый усик имеет:
-
жесткое и пористое круглое основание,
-
мягкий, плотный и упругий кончик,
-
конусообразную форму с овальным срезом.
Такие постепенные переходы от одного свойства к другому называются функциональными градиентами.
У слонов выявили сразу три таких градиента:
Геометрии — от круглого основания к овальному кончику.
Пористости — от пористого основания к плотному концу.
Жесткости — от твердого основания к мягкому кончику.
Как это помогает слону
Компьютерное моделирование показало, что такая структура усиливает чувствительность и контроль.
Конусообразная форма помогает лучше «считывать» текстуру поверхностей.
Пористое основание снижает вес и риск поломки.
Мягкий кончик позволяет усику изгибаться в разных направлениях.
Благодаря этому слон может точно определять точку соприкосновения по всей длине усика и понимать, насколько близко находится предмет.
Именно поэтому слоны способны аккуратно поднимать мелкие и хрупкие объекты — несмотря на огромные размеры.
Польза для технологий
Исследователи планируют использовать этот принцип в робототехнике. Функциональные градиенты, обнаруженные в слоновьих усиках, могут лечь в основу новых чувствительных сенсорных систем для роботов.
