فیزیک عمیق پوست مارهای Sidewinder

وقتی نوبت به سر خوردن می رسد ، بیشتر مارها این کار را به همان روش انجام می دهند: مستقیم جلو. اما برای مارهایی که در بیابان ها زندگی می کنند ، رفت و آمد می تواند یک چالش باشد.

جنیفر رایزر ، استاد فیزیک دانشگاه اموری در آتلانتا گفت: “همانطور که از تلاش برای راه رفتن روی ماسه در ساحل یا جاهای دیگر می دانیم ، حرکت روی این مواد که به شما خم می شوند دشوار است.”

به همین دلیل بادهای جانبی به کنار می لغزند. دکتر ریزر گفت ، اگرچه بعضی از مارها در برخی شرایط می توانند به پهلو حرکت کنند ، بادهای جانبی – نام مشترک گروه سه افعی از راه دور متصل شده در بیابانهای آفریقا ، خاورمیانه و آمریکای شمالی – این شکل منحصر به فرد حرکت را ایجاد کرده است به هنر. به عنوان مثال مار جغجغه ای می تواند با سرعت 18 مایل در ساعت حرکت کند و آن را سریعترین مار جهان کند.

اکنون ممکن است یک مطالعه جدید توسط دکتر رایزر و همکارانش راز آن را فاش کرده باشد: فلس های پر شده از گودال های کوچک به جای خوشه های کوچک موجود در پایین مارهای دیگر. تحقیقات آنها روز دوشنبه در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم منتشر شد.

دکتر ریزر گفت ، ریزساختار شکم مار برای نحوه حرکت آنها مهم است ، زیرا حیوانات بدون آهک به این ترتیب با زمین ارتباط برقرار می کنند. برای مطالعه ریزساختار مقیاس های بادهای عرضی ، تیم وی با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی پوست مارهای جدا شده طبیعی را که توسط موسساتی مانند باغ وحش آتلانتا تهیه شده بود ، اسکن کرد. .

اگرچه از نظر چشم غیر مسلح صاف به نظر می رسند ، اما مقیاس های شکمی اکثر مارها دارای خوشه های میکروسکوپی هستند که از سر تا دم جهت دارند. دکتر Reiser گفت: آنها اصطکاک بین بدن مار و زمین ایجاد می کنند ، که به آنها کمک می کند تا در یک کشویی آشنا با سر اول حرکت کنند.

مارهای متنوعی از زیستگاه ها و نقش های اکولوژیکی – از جمله بستگان نزدیک مار جغجغه ای ، مانند دهان پنبه یا مار زنگی با الماس – این خارهای برجسته را در شکم خود دارند.

اما گونه های جانبی این سنبله ها را کاهش داده یا به تدریج از بین برده اند و آنها را برای مقیاس های شکمی جمع شده با چاله های میکروسکوپی معامله می کنند که می توانند در هر جهت خاصی حرکت کنند. دکتر ریزر پیشنهاد می کند که این به این دلیل است که اصطکاک جهت دار حرکت در یک محیط بدون اصطکاک را دشوار می کند: “یک مار را تصور کنید که می خواهد روی مشمع کف اتاق یا ابریشم حرکت کند.”

در عوض ، سیم پیچ جانبی به بلند شدن قسمتهای زیادی از بدن در هوا هنگام حرکت حیوان بستگی دارد. دکتر ریزر گفت ، مقیاس هایی که اصطکاک بسیار هدایت شده ای ایجاد می کنند ، با این نوع حرکت بسیار ضعیف عمل می کنند. اما اگر اصطکاک سنگ حتی در همه جهات باشد ، این پیچیدگی جانبی را تا حد زیادی تسهیل می کند.

افعی شاخدار صحرا و پیچ در پیچ صحرای نامیب – که ارتباط تنگاتنگی با هم دارند – دارای مقیاس های شکمی با چاله های یکسان و بدون سنبله هستند. اما مار جغجغه ای که از شاخه دیگری از درخت خانوادگی افعی حاصل می شود ، هنوز دارای چند ستون فقرات شکمی باقیمانده و همچنین چاله است.

یک توضیح ممکن برای تفاوت این است که بیابان های جنوب غربی آمریکای شمالی فقط 15 تا 20 هزار سال قدمت دارند ، در مقایسه با بیابان های آفریقای شمالی که هفت میلیون تا 10 میلیون سال قدمت دارند.

دکتر ریزر گفت: “بنابراین ممکن است زمان کمتری برای بادهای متقاطع آمریکایی برای ایجاد ساختارهایی باشد که بتواند به این نوع حرکت کمک کند.”

اگرچه فرضیه این تیم در مورد عملکرد دقیق چاله های میکروسکوپی نیاز به مطالعه بیشتر دارد ، اما از دست دادن یا کاهش این جهش های شکمی در بادهای متقاطع دور نشان می دهد که این تغییرات سازگاری مستقیمی با حرکت پهلو است.

دکتر رایزر گفت: “با توجه به اینکه حرکت برای بقا بسیار مهم است ، منطقی است که فکر کنیم بخشی از دلیل این تغییر است.”