кал вомбата какой формы
Ученые окончательно разобрались, почему у вомбатов квадратные фекалии
Ученые из Австралии и США окончательно разобрались в механизме формирования квадратных фекалий у вомбатов и даже воссоздали этот процесс с помощью математических моделей.
Исследования на эту тему велись с 2018 года. Ученые предположили, что все дело в квадратной форме ануса, но он оказался круглым. Была версия, что вомбаты придают своему калу форму после дефекации, но она также не подтвердилась.
Со временем загадку удалось разгадать — весь секрет был в эластичности кишечника животных. За это открытие исследователи удостоились Шнобелевской премии по физике в 2019 году.
Их новая работа опубликована в журнале Soft Matter, пишет ПМ. Она ставит точку в вопросе появление кубиков кала. В ней приведены доказательства того, что плоские грани и острые углы формируются благодаря чередованию жестких и мягких областей в последних 17% десятиметрового кишечника вомбата.
«Повышенный коэффициент жесткости и более высокое число Рейнольдса приводят к появлению более квадратных форм. Углы возникают из-за более быстрого сжатия в жестких областях и относительно более медленного движения в центре мягких областей», — говорится в исследовании.
Ученые считают, что понимание этого процесса может привести к появлению новой технологии изготовления кубиков. Обычно исходный материал заливается в нужную форму или вырезается постфактум. Теперь человечество знает третий способ. Так, например, можно будет делать квадратные сосиски.
Вомбаты — единственные известные животные, фекалии которых имеют кубическую форму. За ночь одна особь может сделать до 100 отложений кала. Этими кучками вомбаты метят свою территорию. Из-за квадратной формы фекалии не скатываются по склонам, это удобно.
Также вомбаты размещают кал на видных местах, чтобы общаться друг с другом. Постройка из фекалий — отличный способ заявить о себе.
Физики смоделировали образование кубического помета вомбатов
Изображение компьютерной томографии заднего прохода вомбата
Patricia J. Yang et al. / Soft Matter, 2021
Биологи и инженеры изучили ткани кишечника вомбата и промоделировали воздействие стенок толстой кишки на каловые массы, после чего пришли к выводу, что за квадратное сечение кала вомбатов ответственна неоднородность кишечника по толщине и жесткости в зависимости от азимутального угла. Уже через несколько циклов сжатия квадратность сечения достигла значений реальных фекалий, а закрепить прямоугольную форму позволяет высушивание кала. Статья опубликована в журнале Soft Matter.
Вомбаты — сумчатые млекопитающие, обитающие в Австралии и на острове Тасмания. Взрослая особь вомбата весит 20-35 килограмм, при этом длина их кишечника сравнима с человеческим: 6-9 метров. Кал вомбатов имеет форму кубиков — этот факт известен еще с середины двадцатого века. С того времени биологи придумывали такой необычной форме разные объяснения: например, фекальные массы могли сжиматься между костями таза или благодаря квадратной форме сфинктера, а также параллельным блокам продольных гладких мышц в слепой кишке. Однако гипотезы были лишь предположениями, а не полноценными исследованиями. Вомбаты используют квадратную форму кала для метки границ своей территории — помет не скатывается с камней, бревен и других возвышенностей.
Вопрос — как помет вомбатов получается квадратной формы — не дает покоя ученым, так как это может быть принципиально новый способ получения прямоугольных структур, отличный от экструзии, формования или нарезки. К тому же, форма помета может говорить о качестве питания и состоянии желудочно-кишечного тракта.
Два года назад мы писали о докладе на конференции, посвященному квадратной форме помета, а теперь Патрисия Янг (Patricia J. Yang) и Александр Ли (Alexander B. Lee) с коллегами из института технологии Джорджии и Тасманийского университета изучили кишечники трех короткошерстных вомбатов (Vombatus ursinus), пострадавших во время автомобильной аварии. Ученые вскрыли один из кишечников и обнаружили, что формирование прямоугольных фекалий происходит в последних двух метрах кишечника.
Кишечник одного из вомбатов: кубические фекалии образуются только в толстой кишке
Patricia J. Yang et al. / Soft Matter, 2021
Фекалии-кубики: ученые раскрыли загадку экскрементов австралийского вомбата
Австралийские сумчатые могут производить до 100 экскрементов-кубиков за ночь
Ученые в США заявляют, что выяснили, как и почему вомбаты производят экскременты в форме кубиков. Это единственный известный вид животных, обладающих такой способностью.
Это австралийское сумчатое млекопитающее может производить до 100 отложений кала за ночь, этими кучками они метят свою территорию. Кубическая форма помогает предотвратить скатывание по склонам.
Несмотря на то, что у них такие же круглые анальные отверстия, как у других млекопитающих, вомбаты не производят круглые гранулы, трубчатые катышки или беспорядочные кучки.
Ученые обнародовали результаты исследования, заявив, что «лепить» кубики из кала вомбатам удается благодаря эластичности кишечника.
Изучив пищеварительные тракты вомбатов, которых пришлось усыпить после дорожных происшествий в Тасмании, команда, возглавляемая Патрисией Янг, представила результаты исследования на ежегодной встрече Американского физического общества Fluid Dynamics в Атланте.
Автор фото, National Poo Museum
Экскременты вомбата уникальны благодаря своей форме
Ученые сравнили кишечник вомбата с кишечником свиней, вставив воздушный шар в желудочно-кишечный тракт животных, чтобы увидеть, как он растягивается, чтобы вместить шар.
В организме вомбатов фекалии переходят из жидкого состояния в твердое в последней четверти кишечника, но затем на самой последней стадии, в финальных 8% длины кишечника, благодаря разной степени эластичности стенок экскременты принимают форму отдельных кубиков.
Таким образом, объясняют ученые, вомбаты производят кубики с гранями размером примерно в 2 см, и они единственные в природе, обладающие такой способностью.
Физики объяснили кубичность помета вомбатов
Обыкновенный вомбат (Vombatus ursinus)
JKMelville / Wikimedia Commons
Вомбаты известны своим пометом в форме кубиков, и такую форму ему придает эластичная тонкая кишка. Об этом американские физики сообщили на ежегодной конференции Подразделения динамики жидкостей Американского физического общества, проходящего 18-20 ноября в Атланте. Деформация тонкой кишки по краям кубиков фекалий втрое ниже, чем на их гранях, и это позволяет сохранить форму помета. Пресс-релиз опубликован на Eurekalert!
Вомбаты — сумчатые млекопитающие, которые обитают на юго-востоке Австралии и на острове Тасмания. Они обитают в местах, где есть подходящая для рытья нор почва. Вомбаты активны ночью, а днем прячутся в норах. Питаются эти животные в основном травой, корнями и корой растений. Одна из особенностей вомбатов — помет в форме кубиков. Это территориальные животные и какая на видных местах (на верхушках больших камней или поваленных деревьев), они метят свою территорию и сообщают о своем присутствии потенциальным партнерам. У вомбатов плохое зрение и хороший нюх, поэтому такой способ, вероятно, неплохо работает. Предположительно, форма позволяет кучкам помета не рассыпаться и дольше оставаться на месте, выполняя функцию меток и приграничных столбов.
По-видимому, кубики у вомбатов получаются во-первых, потому, что у них очень медленный обмен веществ и чтобы переварить пищу им нужно от восьми до 18 дней. У этих животных длинный пищеварительный тракт, в котором происходит всасывание бóльшей части воды и питательных веществ. Остается практически сухое вещество. Возможно, помогает упаковывать помет в кубики и строение кишечника. В начале толстой кишки вомбатов есть горизонтальные складки, которые, по-видимому, помогают создать кубики, а ее конец относительно гладкий, что позволяет сохранить необычную форму помета. Однако научных исследований на эту тему не проводилось, однажды эксперимент по получению подобных кубиков проводила ведущая телеканала Animal Planet.
Физики из Технологического института Джорджии под руководством Дэвида Ху (David Hu) решили прояснить этот вопрос. Они изучили строение и содержимое кишечника двух вомбатов, которых пришлось усыпить после того, как их сбили машины.
Оказалось, что помет переходит в твердую форму и превращается в кубики длиной около двух сантиметров, в конце тонкой кишки, в ее последних восьми процентах. Чтобы понять, как из помета образуются кубики, ученые заполнили тонкую кишку воздушным шаром, надутым воздухом, и изучили ее деформацию. Выяснилось, что она растягивается преимущественно на гранях кубиков, облегчая их формирование. Деформация тонкой кишки колеблется от 20 процентов на углах кубиков до 75 процентов на гранях.
Исследователи надеются, что полученные ими результаты помогут понять, как происходит транспорт мягких тканей, и как происходит движение в кишечнике в целом. «Мы можем научиться у вомбатов и, может быть, применить новый метод в производственных процессах», — говорит одна из авторов проекта Патрисия Янг (Patricia Yang). «Мы можем понять, как очень эффективно перемещать этот материал».
У вомбатов помимо помета необычной формы есть и другие особенности. Например, они самые умные из сумчатых животных и у них «пуленепробиваемый» зад, который они подставляют хищникам в качестве щита. Подробнее о вомбатах можно узнать из видео «Все как у зверей».
Ученые выяснили, почему экскременты вомбатов имеют форму куба. Оказывается, это важно!
Современные ученые делают удивительные открытия, объясняя вещи, над которыми люди ломали головы столетиями. Иногда результаты работы исследователей бывают очень странными, но они всегда находят способ оправдать потраченные усилия и финансы, придумывая способы их применения. Казалось бы, какой прок с того, что австралийский сумчатый зверек вомбат какает кубиками? Но если разобраться…
Давно известно, что вомбаты — наиболее умные сумчатые млекопитающие и ничего просто так в этой жизни они не делают. Поэтому удивительная способность зверьков производить фекалии в форме кубиков занимала ученых с самого момента открытия Зеленого континента.
Кубические фекалии — это не просто прихоть эволюции. При помощи такого хитроумного способа вомбаты заставляют свой кал оставаться на склонах холмов и не скатываться вниз. Зачем это им нужно? Все просто — в мире вомбатов таким способом метят свою территорию взрослые особи.
Прорыв в этой сфере сделали американские физики из Технологического института Джорджии. Они подобрали на шоссе на острове Тасмания двух сбитых машинами животных и начали тщательно изучать их внутреннее строение. Выяснилось, что длина кишечника взрослого вомбата достигает 11 метров, но это мог бы определить даже дотошный и не слишком брезгливый школьник-натуралист.
Но дальше становится интересно. Фекалии животного, перемещаются по кишечнику в жидком виде, но постепенно приобретают форму (и содержание), а к моменту выхода из организма сформированы в те самые кубики. Чтобы понять принцип этого преобразования, американские инженеры наполнили кишки мертвых вомбатов небольшими воздушными шарами и надули их.
Рассматривая растянутый кишечник, ученые поняли, что кубики из каловых масс формируются благодаря локальным деформациям кишки. Плоские грани и углы ваяются благодаря чередованию жестких и мягких областей кишечника. Кроме этого, было установлено, что процесс этот не быстрый и пока какашки двигаются к выходу, они успевают затвердеть. Поэтому через анальное отверстие они проходят без повреждений, сохраняя строгие геометрические пропорции.
Ну а какой прок от этого фекального открытия человечеству? Американцы утверждают, что технология, которую используют бездумно вомбаты, может быть применена в пищевой промышленности, для формирования квадратных сосисок и колбас. Не откажутся от нее и производители строительных материалов, где в настоящее время прямоугольные конструкции примитивно, по старинке, отливают в формах или изготавливают методом прессования.
Понравилось? Хотите быть в курсе обновлений?
Подписывайтесь на наш Instagram, страницу в Facebook или канал в Telegram.