Fizica peștișorului de nisip a fost dezvăluită

Vizualizați videoclipul

Șopârla de pește de nisip se zvârnește prin nisipurile deșertului ca un monstru SF. Acum, folosind simulări pe computer și roboți îndoitori, cercetătorii de la Georgia Tech din Atlanta au aruncat o privire cea mai completă de până acum asupra fizicii de zi cu zi a animalelor care se găsesc. Și, băiete, se zvârnește această reptilă, relatează echipa online pe 23 februarie în Journal of the Royal Society Interface. „Acest comportament special este construit pentru viteză”, spune fizicianul Daniel Goldman, unul dintre coautorii studiului.

Asemenea viermilor de nisip mortal din seria științifico-fantastică Dune, o mulțime de animale, de la scorpioni la șerpi, bântuie deșerturile subterane de pe întreaga planetă. Nu este ușor să studiezi modul în care aceste creaturi trec prin mediul lor, spune Goldman. Oamenii de știință au o idee bună despre cum se comportă apa în urma unei anghile ondulate sau cum curge aerul peste aripa unei păsări. Dar amestecul grăuntelor de nisip zboară unul pe altul ca un joc de biliard complicat.

Studiile cu raze X au arătat că șopârlele de nisip (Scincus scincus) navighează într-un astfel de haos cu o mișcare ca un vierme, spune Goldman, împingându-și picioarele și încurcându-se dintr-o parte în alta în valuri în formă de S. O scufundare rapidă cu șopârlă de nisip acoperă două lungimi ale corpului pe secundă – iar creaturile pot crește până la 4 inci lungime, adaugă el. Dar cum șopârlele ating o asemenea viteză într-un mediu nisipos complex nu era clar. Pentru asta, echipa lui Goldman a apelat la un nou set de instrumente.

În primul rând, cercetătorii au simulat șopârle de nisip înotând printr-un câmp de mărgele de sticlă de 3 milimetri lățime pe un computer. Programul – care a consumat 20 până la 30 de computere desktop și a durat încă zile pentru a rula – a ilustrat modul în care fiecare mărgele a lovit și a bătut în timp ce șopârla virtuală trecea. Adevărata distracție a urmat. Echipa a construit o reptilă robo-reptilă acoperită cu spandex, care s-ar putea zgudui la fel ca lucrul real. „Frumusețea roboticii în comparație cu simularea și teoria: totul se află în lumea reală”, spune Goldman. Dacă echipa dorea ca robotul să se îndoaie mai mult sau mai puțin, cercetătorii i-au cerut doar să se îndoaie mai mult sau mai puțin.

Pe ecran sau îmbrăcat în spandex, testele au fost de acord. Dacă șopârlele virtuale se îndoaie prea mult, nu se mișcă suficient de departe cu fiecare zbârcire. Dacă se îndoaie prea puțin, șopârlele nu pot da suficientă împingere. Șopârlele de nisip din viața reală merg, sau se zvârnesc, această linie fină aproape perfect. „Se scufundă în nisip cât de repede pot”, spune Goldman.

O astfel de scufundări bine reglate nu este utilă doar pentru șopârle, spune Robin Murphy, directorul Centrului pentru Căutare și Salvare Asistată de Robot de la Universitatea Texas A&M din College Station. Ea proiectează roboți pentru a ajuta în urma unor dezastre precum cutremure sau alunecări de noroi. Dar când vine vorba de mașini care pot săpa ca râmele și pot aluneca prin moloz, nu există așa ceva, spune ea. „Lipsește orice tehnologie mai puțin decât o lopată.” Animalele de groapă ar putea inspira noi mașini, dar până acum, puține studii au reușit să surprindă constrângerile cu care s-ar confrunta roboții în medii pline de pământ sau noroi. „Este prima dată când am văzut că am spus: „Bine, am înțeles”, spune ea.

Roboții inspirați de animale sunt îngrijiți, admite Eric Tytell, cercetător la Universitatea Johns Hopkins, care studiază modul în care peștii înoată în apă. Dar echipa din Georgia a răsturnat și această inspirație. Goldman și colegii săi au folosit roboți pentru a înțelege mai bine biologia. Și asta e foarte inteligent, spune Tytell.

Goldman spune că studiile sale l-au convins că șopârlele de nisip se scufundă dintr-un singur motiv – pentru a scăpa. În deșert, nu există unde să te ascunzi. „Vrei doar să ieși naibii de acolo cât de repede poți”, spune el.

Evadare rapidă de la Știri științifice pe Vimeo.

Șopârlele de nisip originare din deșertul saharian se pot scufunda adânc pentru a scăpa de prădători.
Credit: Ryan Maladen, Yang Ding, Paul Umbanhower, Adam Kamor, Daniel Goldman/Georgia Institute of Technology.

O scufundare în deșert de la Știri științifice pe Vimeo.

Șopârlele de pește de nisip înoată prin nisip, împingându-și picioarele și răscolindu-și corpurile, nu spre deosebire de unii viermi.
Credit: Ryan Maladen, Yang Ding, Paul Umbanhower, Adam Kamor, Daniel Goldman/Georgia Institute of Technology