Физики объяснили кубическую форму фекалий вомбатов

Вомбаты – австралийские эндемики, внешне напоминающие миниатюрных медведей. Длина их тела колеблется от 70 до 130 сантиметров, а вес может составлять от 20 до 45 килограммов.
Фото JJ Harrison/Wikimedia Commons.

Американские учёные нашли объяснение феномену, который долгое время не давал покоя многим биологам. Речь идёт об одной уникальной способности вомбатов, сумчатых травоядных млекопитающих, обитающих в Австралии.

Исследователям давно известно, что вомбаты – единственные животные в мире, фекалии которых имеют кубическую форму.

По данным специалистов, обмен веществ у вомбатов весьма медленный и эффективный. Чтобы переварить еду, им необходимо до 14 дней. За один акт испражнения эти млекопитающие производят от четырёх до восьми "единиц навоза" диаметром порядка двух сантиметров.

При этом за один вечер вомбаты могут произвести от 80 до 100 таких кубиков, которые затем собирают и размещают в "стратегически важных" местах – неподалёку от нор, на брёвнах или камнях. Таким образом они, во-первых, обозначают границы своих владений, а во-вторых, привлекают партнёров.

Поскольку эти зверьки обитают в норах под землёй и ведут ночной образ жизни, они обладают не лучшим зрением. Потенциального жениха или невесту им разглядеть сложно, зато пахучие и визуально заметные конструкции служат хорошим ориентиром.

Но если бы фекалии этих животных имели "каноничную" форму, то выстроить из помёта относительно крупную конструкцию было бы невозможно.

После таких рассуждений большинство эволюционных биологов приходит к выводу, что способность вомбатов производить фекалии кубической формы – это своего рода адаптация, а не биологический "побочный эффект". Правда, объяснить специфический навык им не удавалось, пока к работе не подключились физики.

Команда под руководством Патрисии Ян (Patricia Yang) из Технологического института Джорджии решила изучить гидродинамику жидкостей, в том числе крови, переваренной пищи и мочи, непосредственно в телах животных. Учёные хотели узнать, какие отличительные особенности пищеварительных процессов и структур мягких тканей вомбатов могут объяснить странную форму их фекалий.

Специалисты исследовали пищеварительные тракты животных, погибших в результате ДТП. Образцы для работы им "поставляли" австралийские коллеги.

Команда обнаружила, что на завершающем этапе пищеварения кал вомбатов видоизменяется: из жидковатой субстанции он переходит в более твёрдое состояние, после чего происходит разделение на небольшие кубики. А за формирование последних отвечают стенки кишечника.

Исследователи уточняют, что формирование фекальных кубиков происходит на небольшом отрезке кишечника – он составляет около 8% от всей его длины.

Кубики формируют сами стенки кишечника благодаря изменению давления. В ходе работы кишечник вомбатов то сокращается, то раздувается как длинный воздушный шар. В результате степень упругой деформации колеблется от 20% на углах куба до 75% на его рёбрах.

Возможно, скептикам такое открытие может показаться бесполезным (и даже претендующим на Шнобелевскую премию), однако на самом деле оно открывает перед инженерами большие перспективы.

Авторы работы подчёркивают, что в мире дикой природы кубические структуры встречаются редко. Такую форму материал, будь то спрессованные гранулы сахара или строительный полимер, получает при особой обработке. Этот метод называется экструзия, в двух словах его можно охарактеризовать как литьё под давлением через формующее отверстие.

"В настоящее время у нас есть только два метода для производства кубов: мы их либо формируем, либо вырезаем. Теперь у нас есть третий способ", — отмечает Патрисия Ян.

По мнению её команды, новые данные можно будет использовать в машиностроении, для усовершенствования производственных процессов.

Кроме того, информация может пригодиться медикам и исследователям, которые изучают различные свойства ЖКТ и методы лечения соответствующих заболеваний, а также "транспортные" возможности мягких тканей.

Подробный отчёт о своей работе авторы представили на 71-й встрече Американского физического общества.

Добавим, что исследование экскрементов может показаться не самым приятным занятием, однако такие работы помогли сделать множество любопытных открытий. К примеру, ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о том, что королевы голых землекопов при помощи фекалий превращают "подчинённых" в нянек для своего потомства, а белые носороги посещают огромные кучи навоза, чтобы узнать последние новости.

Между тем изучение древних человеческих экскрементов помогло подтвердить диагнозы Гиппократа, а окаменелые фекалии травоядных динозавров показали, что те не всегда придерживались вегетарианской диеты.

Сегодня