Некоторые животные меняют структуру шерсти, чтобы бороться с зимами
Как животные выживают, когда ртуть опускается намного ниже, чем мы можем выдержать? Для некоторых из них ответ кроется в необычной особенности - полых волосках, которые обеспечивают замечательную изоляцию. Эти крошечные структуры, невидимые невооруженным глазом, являются ключом к тому, чтобы выдержать неумолимый натиск зимы.
Хотя большинство ученых понимают основы строения полых волосков, основные исследования были сосредоточены на одомашненных животных. Тайны полых волос у диких животных, особенно их сезонные трансформации, остаются интригующим рубежом.
Команда из Технологического университета Юты меняет эту ситуацию, и их исследование проливает новый свет на то, как дикие животные выживают в зимний период.
Сканирующий электронный микроскоп
Под руководством профессора Венди Шатцберг и профессора Самуэля Тоблера команда использовала сканирующий электронный микроскоп (СЭМ), чтобы проникнуть в невидимый мир шерсти животных. Руководителем проекта была студентка Тейлор Миллет, которой двигала любовь к природе.
Миллет придирчиво изучила волосы трех культовых крупных животных: антилопы пронгорн, оленя-мула и лося Скалистых гор. Под пристальным взглядом SEM она обнаружила сложную систему, напоминающую соты - сеть крошечных воздушных карманов.
Самым поразительным открытием стало то, что структура сот кардинально меняется между летом и зимой.
Сезонные трансформации шерсти животных
Летняя шерсть имеет более плотную сердцевину с меньшим количеством воздушных карманов. Но когда наступает холод, структура меняется: у всех трех видов животных зимние волосы имеют значительно более крупные воздушные карманы.
В качестве иллюстрации можно привести средний диаметр зимних воздушных карманов у оленей-мулов - 26 микрометров, что в два раза больше, чем у их летних собратьев - 13 микрометров.
"Это очень интригует, потому что такие карманы создают изоляционный барьер, который сохраняет тепло животных зимой", - говорит Миллетт.
Сила изоляции
"У некоторых животных шерсть выглядит по-разному летом и зимой", - объясняет Миллетт. "Но у животных, которых мы изучаем, мы обнаружили, что меняется не только внешняя окраска шерсти. Внутренние микроскопические детали также меняются, чтобы позволить этим животным продолжать выживать в своей среде".
Животное царство приспосабливается, изменяя саму структуру своих волос, чтобы использовать изоляционные свойства воздуха. Почему именно воздух, спросите вы?
Воздух, как известно, является плохим проводником тепла. Это свойство делает его отличным изолятором, что хорошо известно каждому, кто надевал пуховик в холодный день.
Принцип работы прост: задерживая воздух, вы задерживаете тепло. Животные, обладающие способностью изменять структуру шерсти, используют этот принцип в полной мере, создавая естественный встроенный барьер против холода.
Биомимикрия шерсти животных: Дома и кемпинги
Влияние этого открытия выходит далеко за рамки чистой науки. Инженеры и дизайнеры могут разрабатывать инновационные синтетические материалы, вдохновляясь этими адаптациями. "Одно из потенциальных применений - синтетическая изоляция для домов и походного снаряжения, - говорит Миллетт.
Представьте себе утеплитель для дома, который одновременно эффективнее и значительно легче, чем существующие варианты. Вместо того чтобы использовать громоздкие материалы, наносящие вред окружающей среде, мы могли бы имитировать удерживающую воздух структуру полых волос, чтобы добиться превосходной теплоизоляции".
Кроме того, усовершенствованное походное снаряжение, обеспечивающее отличную тепловую защиту, изменит жизнь на природе. Этот биомиметический подход может сделать знакомство с природой более доступным и комфортным даже в холодное время года.
Будущие направления
Воодушевленная своими результатами, команда намерена расширить горизонты исследований. Они планируют сотрудничать с зоопарками по всему миру, чтобы выяснить, распространяется ли их открытие на других животных и как такие факторы, как географическое положение и климат, влияют на полые волосы.
"Только ли в нашей местности так? И насколько велика разница температур между сезонами?" - говорит Шатцберг.
Это исследование показывает, что мир природы - это сокровищница инноваций, которая только и ждет, чтобы ее открыли".
