Биологи получили параметры «водосточной системы» на коже ящерицы

Немецкие биологи в сотрудничестве с австралийскими коллегами описали систему капиллярных каналов на поверхности тела ящерицы-молоха, которая известна своей способностью пить «при помощи» кожи. Оказалось, что система каналов напоминает по структуре соты и имеет микроскопические ответвления. Работа опубликована в журнале Royal Society Open Science.

Некоторые животные, обитающие в засушливых районах, приспособились очень эффективно запасать воду при помощи системы капиллярных каналов на поверхности тела. Инженеры заинтересованы в изучении естественных систем водосбора, при помощи которых некоторые рептилии и насекомые абсорбируют воду из воздуха. Применение их искусственных аналогов может увеличить эффективность сбора осадков или конденсата и таким образом решить проблему доступа к пресной воде там, где это необходимо.

Среди животных, наиболее эффективно использующих капиллярные свойства собственной кожи, — ящерица-молох Moloch horridus, у себя на родине известная как «колючий дьявол». Она широко распространена в австралийских пустынях. Из-за того, что эти ящерицы приспособились к поеданию муравьев, они разучились пить обычным способом — вода поступает к ним в рот через систему капилляров, покрывающих кожу.

Авторы новой работы детально изучили эту систему при помощи микроскопии и микротомографии. Они наносили на кожу ящериц каплю чернил объемом в семь микролитров и наблюдали за током жидкости в каналах.

Для начала ученые выяснили, что капиллярную систему можно изучать только на живых ящерицах — музейные образцы обладают относительно плохой «проводимостью». Кожа на животе и спине ящериц практически не отличалась по своим свойствам. При помощи сканирующей электронной микроскопии авторы показали, что система каналов, которой покрыта кожа ящерицы под чешуйками, организована в виде сот, и не имеет направленности. Этим капиллярная система молоха отличается от аналогичной системы американской пустынной жабовидной ящерицы Phrynosoma cornutum, у которой ток жидкости преимущественно осуществляется в одном направлении. Кроме того, на дне каналов ученые обнаружили микроскопические суб-капилляры, благодаря которым дальность переноса жидкости увеличивалась почти на 40 процентов.

Авторы работы построили математическую модель тока жидкости в системе. Нанесенная на внешний покров животного капля жидкости соскальзывала с чешуек, не задерживаясь на них, и распределялась по каналам в две временные фазы — «быструю» и «медленную». Полное «впитывание» капли окрашенной воды происходило за десять секунд, при этом жидкость транспортировалась на сантиметр от места нанесения с участием 1600 каналов длиной 0,28–0,48 миллиметра.

Покровы ящериц привлекают внимание ученых не только с утилитарной точки зрения. Например, мы рассказывали о том, как инженеры описали формирование окраски у ящериц. Оказалось, что у молодых ящериц узор описывается системой уравнений Тьюринга, в то время как лабиринтообразная окраска взрослых особей строится по принципу дискретной модели клеточного автомата фон Неймана.