Ученые ответили, почему эволюция не предусмотрела настоящих «спайдерменов»

8 474 просмотра
Об авторе

spiderman

Несмотря на спорность в некоторых вопросах, эволюция все же весьма грамотно работает в рамках физических ограничений каждого отдельного вида живого существа. Одним из таких ограничений, например, является размер, который в свою очередь является причиной того, почему одни физические особенности имеются у одних животных и совершенно отсутствуют у других.

Одной из таких особенностей является, например, возможность цепляться к вертикальным поверхностям, которая встречается у некоторых видов амфибий, рептилий и млекопитающих. Но если эта способность такая полезная, то почему ее нет у более крупных животных, например, у человека? Другими словами, почему нет настоящих «спайдерменов»?

Ответ на этот вопрос очень прост: все потому, что человек, как вид, слишком большой (или крупный, если хотите) для обладания такой особенностью. В опубликованном в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) биологи из отдела зоологии Кембриджского университета объясняют, что чем больше животное, тем больше поверхности его тела должно обладать сцепной силой, или силой ван-дер-Ваальса, которая помогает тем же гекконам цепляться к вертикальным поверхностям. Другими словами, чем больше вы, тем гораздо более крупные и липкие конечности вам необходимо иметь, чтобы ползать по стене.

Если животное размером с муравья, то требуется, чтобы всего 0,09 процента его тела было покрыто липкой поверхностью для возможности ходить по стенам. Для геккона этот показатель должен составлять уже 4,3 процента, а для человека в этом случае потребуется уже 40 процентов, или 80 процентов, если будет использоваться только одна часть (половина) его тела.

«Если человек хочет ползать по стенам так же, как это делает геккон, то ему потребуются более крупные ноги, а точнее ступни 145 размера», — говорит Уолтер Федерли, старший автор исследования из отдела зоологии Кембриджского университета.

Если клейкостью будет обладать вся передняя часть тела, то в таком случае как вы будете карабкаться по стене? Каждый раз, как только вы будете поднимать руку или ногу, чтобы сделать движение дальше, вы будете падать — площадь сцепной поверхности между вашим телом и стеной будет недостаточной для удержания веса вашего тела на стене.

Суть проблемы заключается в том, что объем и площадь липкой поверхности пропорционально не возрастают, а скорее сокращаются. Чем больше животное, тем меньше становится площадь его сцепной поверхности, но при этом сила самой клейкости может возрастать.

«Это создает проблемы для более крупных животных», — говорит Дэвид Лабонте, еще один автор опубликованного исследования.

«Чем больше и тяжелее животное, тем больше силы ван-дер-Ваальса ему необходимо, однако, как правило, они обладают сравнительно меньшей доступной площадью тела для липких зон», — добавляет Лабонте, объясняя то, как действуют ограничения природы в вопросе размеров животных и насколько именно большими могут быть эти липкие зоны, пока животному не придется прилагать слишком много усилий для их использования.

Конечно же, это исследование затрагивает только липкие способности, обнаруженные в природе. И при использовании искусственных материалов площадь, необходимую для возможности держаться на вертикальных поверхностях, в теории можно сократить. Лабонте, Федерли и их коллеги отмечают в своем исследовании, что смогли даже обнаружить некоторые виды животных, чьи размеры и клейкие части совсем не соотносились пропорционально друг с другом — их тела росли быстрее, чем увеличивалась площадь липких зон. Компенсацией в этом случае служила более сильная клейкость этих зон. Все это означает, что человек, возможно, никогда и не сможет самостоятельно, используя лишь руки и ноги, ползать по стенам. Однако никто не говорит о том, что мы не сможем это делать с помощью специальных искусственных материалов и устройств.

Ученые ответили, почему эволюция не предусмотрела настоящих «спайдерменов»

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

55 комментариев

  1. trudogolik15rus

    Ну вот как люди могут разбирать данный вопрос никак не упоминая о гравитации??? Ученые называются. Причем тут липкая поверхность то? Весь секрет в гравитации. Сила тяжести которая действует на человека и на паука отличаются разительно. Если уменьшить человека до размеров муравья, то он ровно так же перемещался по вертикали как и муровей, одев любые перчатки с шипами. Можно сделать обратный пример. Если увеличить муравья до размеров человека, то он тут же сляжет, ибо мышцы его привыкли к другим нагрузка и к другой гравитации, вернее к другому действию гравитации. Е=mc2 для кого блин придуманно хз... Лучше бы занялись реальными жизненно важными вопросами человечества. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • homevu

      "Если увеличить муравья до размеров человека, то он тут же сляжет" - это почему? И что за "другое действие гравитации"? Муравей и человек одинаковые по размеру и массе тела, на них что - гравитация будет по разному действовать??? (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

      • trudogolik15rus

        Заниматься тавтологией не собираюсь. Я написал формулу, пояснил данные. Подставляйте для разных вариаций значения и глядишь полученные говорящее данные. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

      • Zarb

        У масса увеличится же. Это во первых. А во вторых строение муравья таково, что он просто задохнется, если внезапно вырастит до размеров человека.

        • trudogolik15rus

          Уважаемый. Совсем не важно задохнется или нет, это никак не относится к дело. Речь то о другом. Сделайте мысленный эксперемент. Созидайте цилиндр диаметром к примеру 5 в диаметре и 10 метров высоту, с задраенным люком дабы исключить воздушные потоки для чистоты эксперемента. И с десятиметровой высоты уроните стальной шар весом в 65кг (примерная масса человека) . И вторым заходом зубросьте с той же высоты муравья. Очевидно что стальной шар достигнет дна цилиндра значительно быстрее чем муравей. На лицо действие гравитации, которое напрямую зависит от массы тела. (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

        • homevu

          В теории. (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

    • vinstlow

      ты сейчас серьёзно? статью перечитай (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

      • trudogolik15rus

        Если вы ко мне обращаетесь, то статью следует пересчитать вам. (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

      • homevu

        Винстлоу, ты же у нас наукой занимаешься, как ни как, можешь обьяснить ход его мыслей(без комплексов), что это за "привыкли к другому действию гравитации"? Я понимаю что это все теоретически.
        Муравей ведь изначально сильнее и выносливее большинства существ своего размера, размера меньше и даже размера больше. Но он у него сразу падает под воздействием гравитации, если увеличить его в размерах... (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

        • matva

          Не могу согласиться - размеры то увеличиваются для всего и для мышц тоже. (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

        • SpectreForce

          Если увеличить человека в 10 раз то он умрёт, потому что кости не выдержат его собственного веса (недостаточно крепкие). С муравьём возможно будет тоже самое.

          • tarkit

            С чего такие расчеты? все увеличивается пропорционально.

            • SpectreForce

              Что увеличивается? Прочность предметов не зависит от их размера.

              • tarkit

                предметов нет, а живых организмов да.
                Чем больше орагнизм тем больше в нем воды, чем больше в нем воды тем сильнее гидроудар для внутренностей при падении к примеру так что прочность важна

                • SpectreForce

                  Блжад, я говорю, что прочности костей будет недостаточно для удержания такого большого веса. Тоже самое и с муравьём, если его увеличить до размеров человека, то его скелет не выдержит веса муравья, не говоря уже о том, чтобы залезть куда бы то ни было. При чем здесь падение и гидроудар?

                  • tarkit

                    прочность костей будет достаточной для удержания его веса, потому что у муравьев нет костей в лапках. а пластины удерживающие его мышцы так же увеличатся в размерах и прочности, не забудь про коготки на концах лапок - метровый муравей короче не самое симпотичное существо

                    • SpectreForce

                      С чего это вдруг прочность пластин будет увеличиваться пропорционально размеру?
                      Камень хоть маленький, хоть большой одинаково хрупкий/прочный. А вот магические пластины муравья чем больше, тем прочнее. Ну что за бред вы несёте?

                      • tarkit

                        да в том то и дело что нет, не путайте прочность неорганических веществ с органическими. да и твердость, прочность, и хрупкость тоже разная.
                        ваша кожа одинаково прочная когда вы были маленьким и когда стали взрослым, она пропорционально увеличилась под ваши увеличенные потребности. то же и тут, это не мертвый элемент, к слову кости тоже не твердые, они состоят из жидкости и в некоторой степени пластичны.

                        • tarkit

                          реальная проблема с человеком - но не с муравьем, это наши соединительные хрящи, вот на них как раз вся наша гигантская жзнь и сломаеться, но тоже не сразу.

                      • Guanzhou

                        Блин. Господа. Курс сопротивления материалов. Увеличится полезная площадь поперечного сечения несущего элемента, в данном случае: костей или хитинового покрова муравья. Прочность материала, будет конечно одинаковой, но момент сопротивления и радиус инерции возрастает с увеличением сечения элемента. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

          • homevu

            Я вот тоже не понимаю такой логики, какое то не объемное мышление. (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

    • matva

      Можно проверить действие гравитации и по-другому: давайте не размеры увеличивать а расстояние... Берём муравья и бросаем с высоты аж 1 метр - бух... Муравей отряхнулся и побежал дальше. Берём человека и кидаем с высоты пропорциональной высоте в 1 метр для муравья... Это будет в 300-340 раз выше... Даже исходя из того, что тут взят именно размер тел, а не высота... Итак: бросаем - а-а-а-а-а-А-А-А..... Шмяк... Бесформенное нечто, что было человеком... Даже если эксперимент провести в вакууме... Результат - один. (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

      • homevu
      • tarkit

        А смысл эксперимента в чем?)) чего это вы людьми и муравьями кидаетесь?

        А по факту: чем ты меньше тем ты менее хрупкий на падения и действия сил гравитации массы и ускорения.
        Человека можно уронить и с 1 высоты так что он убьется или сломается, а муравью будет не важно с какой высоты вы его кинете - даже если кидать из стратосферы будете (при условии что он ровно вниз полетит и его не сдует ветром).

    • andvas22

      У меня вопрос: при чем тут E=mc^2 ? Каким боком он касается гравитации? Это формула для расчёта полной внутренней энергии вещества и все. (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

      • SpectreForce

        Он пишет, что ему неизвестно для кого придумана эта формула, по крайней мере, уж точно не для него.

        • trudogolik15rus

          Что за не тактичная привычка язвенно реагировать на опечатки оппонентов? Пропустил деление на 2, так теперь готовы скинуть в жерло вулкана. Речь шла о кинетической энергии. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

          • SpectreForce

            Ну да, ну да, и "v" на "c" перепутали. Кстати в такую опечатку я бы ещё поверил, а "деление на 2 не написал" это гон. Вы как задумали так и написали, не нужно тут нам сказки рассказывать про опечатки.

    • kuba4inec

      Сила гравитации прямо пропорциональна произведению масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. А Е=mc2 это формула Эйнштейна определения полной энергии тела,где с - это скорость света... (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  2. trudogolik15rus

    И к слову, статья мало того что бессмысленная, так еще и вводит в заблуждение обывателей. На этом новостном портале явный дефицит компетентных авторов. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • tarkit

      Поздно. Статью уже растиражировали многочисленные СМИ.
      А так я с Вами асболютно согласен в плане - статья не важна.

      Если брать Человека Паука - как героя комиксов, то по сути он и не висел на стенах намертво, он двигался по ним, а тут как мы знаем достаточно хорошего ускорения что у него (ЧП) есть благодаря мутантским силам.
      Ну а то что он не сможет медленно карабкаться опираясь на 4 конечности - спорный вопрос, сила у него есть, как мы знаем можно склеить любые твердые (и не очень) объекты создав между ними огромное давление. ТАк что полагаю что наш гипотетический Паук каждым своим касанием стены сильно вминался в нее своими микроскопическими шипчиками и таким образом вполне себе весел и ползал по стене, в добавок ко всему, он же очень сильный (в комиксах спокойно машины поднимал) - так что если представить что его палец способен по его желанию намертво вбуриваться в стену, то ему должно хватить сили висеть на этом пальце (подобно огромному тяжелому зеркалу висящему на тонком маленьком гвоздике).
      Так что сравнение ЧП с Геконами - не правильное, геконы присасываются к поверхности, а пауки цепляются между трещинами поверхности. в нашем случае Человек паук выпускает из каждого пальца огромное количество шурупов и убирает их по желанию.

      • Zarb

        В The Official Handbook of the Marvel Universe в профиле Человека-паука указано следующее: “Человек-паук способен усиливать поток межатомных сил притяжения на поверхности, к которой он прикасается, тем самым увеличивая коэффициент трения между поверхностью и им самим”.
        Даже вот так :)

  3. Zarb

    Да тут вообще авторов нету, окромя обзорщиков всякой фигни типа наушников да телефонов. Все остальное это перевод статей с англоязычных ресурсов и копипаста с других новостных сайтов. Вот эта, к примеру с РИА-новости. Там эта статья еще вчера утром была.

  4. vinstlow

    увеличение массы и веса соответственно как бэ и так понятно, вы че? пле куда я попал, рукалицо вообще (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

    • tarkit

      а еще тут муравьи с костями и пропорционально растущие но непропорционально хрупкие кости)

  5. homevu

    Так вам и надо! И хорошо что это ваш умник написал, учёный!!! Ещё и с формулами!!! (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

    • tarkit

      о Ньютон, ну что ты несешь опять?
      ты сам то знаешь о чем была та формула и что ей было не место тут, да и ни кто над ним не издевается а ведут дисскусию, а ты постоянно превращаешь все обсуждения из здравого разговора с фактами и возможностями в однонаправленный фар.

    • vinstlow

      афигеть!!! какие мысли изрекаешь!!!! столько смысла!!! больше восклицательных знаков надо!!!!!!!! ЗАГЛАВНЫМИ ПИШИ!!!!!!!!!!!!!

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.