Учёные выяснили, как осьминоги протискиваются через отверстия меньше собственного тела
Международная группа исследователей выяснила, как осьминогам удаётся проходить через отверстия, значительно меньшие размеров их тела. Оказалось, что животные используют два разных способа перемещения и меняют последовательность движений в зависимости от ширины прохода. Открытие может помочь инженерам создавать гибких роботов, способных проникать под завалы после землетрясений и других катастроф.
Исследование провели специалисты Национального университета Сингапура, Неаполитанского университета имени Федерико II и венского океанариума Haus des Meeres. Учёные изучали поведение молодых обыкновенных осьминогов (Octopus vulgaris) и мексиканских осьминогов (Octopus maya), наблюдая за их попытками выбраться из прозрачных акриловых контейнеров через отверстия различного диаметра.
Поскольку у осьминогов отсутствует жёсткий скелет, они способны значительно изменять форму тела. Однако у этих моллюсков есть твёрдый клюв и хрящевая оболочка, защищающая центральные отделы нервной системы. Чтобы подобрать размеры отверстий, исследователи измерили расстояние между глазами животных, составлявшее от 15 до 35 миллиметров. Этот показатель использовали как ориентир для оценки ширины сравнительно жёсткой части головы.
В ходе эксперимента животным предлагали проходы, которые были немного шире расстояния между глазами либо на пять миллиметров уже. Поведение осьминогов записывали на видео, после чего анализировали последовательность движений конечностей, головы и мантии — мешкообразной части тела, в которой расположены внутренние органы.
При прохождении относительно широкого отверстия осьминог сначала исследовал его одним щупальцем, а затем последовательно просовывал ещё несколько. Оказавшиеся по другую сторону конечности прикреплялись присосками к перегородке и служили опорой. Напрягая и вытягивая их, животное протягивало через отверстие оставшиеся щупальца, голову и мантию. Весь манёвр занимал около 20 секунд.
Когда проход оказывался значительно уже, обыкновенные осьминоги применяли другую последовательность движений. Сначала они переправляли на противоположную сторону все восемь конечностей, а затем отдельно протаскивали голову и слегка сжимали мантию. Таким образом, вместо трёх основных этапов животные использовали четыре. Это позволяло уменьшить объём тела, который одновременно приходилось проводить через узкое отверстие.
Неожиданно повели себя мексиканские осьминоги. В отличие от обыкновенных, они обычно не пытались проникнуть через самые узкие отверстия. Когда животным предоставляли выбор между двумя проходами, они сначала исследовали меньший, но затем отказывались от попытки и выбирались через более широкий. Исследователи предполагают, что различия могут быть связаны с особенностями строения тела или естественной среды обитания видов.
Полученные результаты заинтересовали специалистов по мягкой робототехнике. Большинство современных роботов для обследования труднодоступных пространств имеют вытянутую, змееподобную форму. Она помогает проходить через узкие щели, но ограничивает пространство для размещения датчиков, инструментов и другого оборудования. Конструкция, способная временно изменять форму и использовать гибкие конечности для протягивания корпуса, могла бы объединить высокую проходимость с большей функциональностью.
Исследователи Вэньци Синь и Чечилия Ласки рассчитывают использовать обнаруженные принципы при создании новых роботизированных систем для поисково-спасательных операций и подводных исследований. Однако пока работа ограничивается наблюдениями за небольшой группой молодых животных в лабораторных условиях. Насколько универсальны обнаруженные способы движения для взрослых осьминогов и других видов, предстоит выяснить в дальнейших экспериментах.
Исследование в журнале Journal of Experimental Biology.