Ученые впервые измерили скорость, с которой кусает гадюка. Змеиное ускорение Скорость самой быстрой змеи

Вилорог. Это элегантное создание — самое быстрое наземное животное Северной Америки, развивающее скорость под 90 км/ч. На короткой дистанции вилорог не смог бы обогнать гепарда, но легко оторвался бы от него на сколько-либо длинной трассе. Выносливость позволяет вилорогам мигрировать каждый год на сотни километров.

Бразильский складчатогуб. Самая скоростная из летучих мышей, разгоняющаяся почти до 100 км/ч в пикировании. Складчатогубы живут большими колониями в пещерах, под мостами и в старых зданиях. По вечерам они одновременно вылетают на охоту, формируя потрясающую «кинематографическую» картину.

Парусник и меч-рыба. Любопытный пример ничьей — разные источники называют то парусника, то меч-рыбу самой быстрой в мире рыбой, развивающей скорость от 100 до 130 км/ч. Одно из исследований, отдающее победу меч-рыбе, обнаружило с помощью МРТ, что в верхней челюсти рыбы расположена миндалина, выпускающая масло. Растекаясь вокруг рыбьей головы, масло снижает трение о воду и повышает скорость.

Калипта Анны. Верхний предел скорости этой птицы — 80 км/ч, что кажется не слишком впечатляющим результатом, пока вы не оцените её размер. Биолог Кристофер Кларк из Калифорнийского университета в Беркли посчитал, что при такой скорости колибри покрывает 385 размеров своего тела за секунду, испытывая сильнейшие перегрузки в 10G.

Гепард. Далеко не самое быстрое животное на Земле, уступающее первенство птицам, рыбам и даже насекомым, но всё ещё быстрейшее сухопутное и быстрейшее млекопитающее. Достигает скорости более чем в 100 км/ч, разгоняясь от 0 до 100 за три секунды.

Чёрный марлин. Согласно BBC, максимальная скорость, развитая чёрным марлином, составляет 130 км/ч. Её измеряли по тому, как быстро сматывалась леска с удочки при поимке рыбы, что является несколько спорным методом. Двигалась ли в этот момент лодка, плыла ли рыба по прямой? Так или иначе, неудивительно, что с такой скоростью чёрный марлин очень популярен среди любителей спортивной рыбалки.

Слепень. Если вас когда-нибудь преследовала одна из этих кусачих тварей, вы в курсе, насколько они быстрые. Джерри Батлер, энтомолог из Флоридского университета, заявляет, что взрослый самец слепня Hybomitra развивает скорость свыше 144 км/ч. Правда, точно измерить скорость насекомого сложно из-за размера, нелинейности полёта и иных факторов.

Иглохвостый стриж. Эта птица развивает скорость почти до 170 км/ч, что делает её самым быстрым летающим животным. Она обитает в Азии и Австралии, изредка залетая в Европу.

Клещ. Если брать самое быстрое в мире животное по отношению к длине собственного тела, то никто не угонится за клещом вида Paratarsotomus macropalpis. За секунду он покрывает расстояние в 320 собственных размеров — всё равно как люди бы разгонялись до 2090 км/ч.

Сапсан. Хотя летает сапсан медленнее, чем иглохвостый стриж, в пикировании за добычей он разгоняется до 390 км/ч. Удар когтями после разгона настолько сильный, что может оторвать жертве голову.

МОСКВА, 13 янв - РИА Новости . Биологи впервые точно измерили скорость, с которой гадюка или гремучая змея выбрасывает голову и кусает жертву. Змея разгоняется до 100 километров в час всего за 79 миллисекунд, утверждает журнал Scientific Reports.

"В природе все столкновения между хищниками и жертвами носят уникальный характер - они гораздо разнообразнее того, что мы можем увидеть при их взаимодействии в лаборатории. Современные технологии позволили нам понять, что именно определяет успешную охоту или побег от хищника, и приблизиться к раскрытию эволюционных факторов, движущих хищниками и их жертвами", — рассказал Тимоти Хигхэм (Timothy Higham) из университета Калифорнии в Риверсайде.

Еще со Средних веков и даже более ранних эпох гадюки, гремучие змеи и прочие представители семейства Viperidae считаются символом молниеносной реакции, сверхвысокой скорости и почти гарантированной точности атаки жертвы.

Все эти змеи охотятся на мелких млекопитающих и рептилий из засады, выпрыгивая с огромной скоростью, раскрыв пасть на 180 градусов и буквально "вбивая" свои клыки в плоть жертвы. Хигхэм и его коллеги решили детально изучить этот процесс, отправившись в пустыню Мохаве на юго-западе США, где во множестве живут гремучие змеи.

Расставив фотоловушки, ученые подключили их к компьютеру и централизованно следили за охотой змей, излюбленной жертвой которых являются американские кенгуровые прыгуны (Dipodomys merriami) - крупные грызуны, похожие на тушканчиков и передвигающиеся по пескам в той же "прыгающей" манере.

Для съемки змей ученые использовали высокоскоростные инфракрасные камеры, способные получать 500 кадров в секунду в трехмерном формате, а также специальные системы тепловой "подсветки".

Наблюдения сразу развеяли один из мифов: оказалось, что змеи достаточно часто промахиваются, перелетая или не долетая до грызуна, особенно если ему удалось в последний момент заметить хищника. С другой стороны, оказалось, что змеи действительно двигаются очень быстро.

В среднем змея кусает грызуна уже через 60-70 миллисекунд после того, как тот оказывается в радиусе броска. За это время голова змеи пролетает порядка 12-16 сантиметров, двигаясь со скоростью три с половиной метра в секунду и ускоряя свое движение на 170-506 метров в секунду за секунду. Это соответствует перегрузке в 50g - максиму, который может пережить человек - и примерно равно скорости срабатывания подушки безопасности в машине.

Несмотря на столь внушительные скорости и ускорение, охота змей на грызунов заканчивалась успехом лишь в половине случаев - в остальных прыгуны успевали среагировать на бросок змеи и спастись, используя мускульные "пружины" в ногах. В некоторых случаях не требовалось даже этого, так как змея ошибалась с расчетом "баллистики" броска и промахивалась.

Как объясняет Хигхэм, эволюционная "гонка вооружений" заставила прыгунов научиться запасать энергию в сухожилиях и резко высвобождать ее в критических ситуациях. Когда змея бросается на грызуна, тот стремительно подпрыгивает на большую высоту, и гадюка пролетает через то место, где он стоял 30 миллисекунд назад.

Экология

В мире животных есть свои рекордсмены.

Узнайте ответы на вопросы, кто в мире животных быстрее всех летает, плавает, бегает или ползет.

Здесь вы сможете узнать о самых быстрых в своем роде представителях животного мира.

Самая быстрая птица - сапсан (Falco peregrinus)

Эту хищную птицу из семейства соколиных, можно увидеть практически на всех континентах, за исключением Антарктиды.

В природе насчитываются около 17 подвидов сапсанов.

На нашей планете это не только самая быстрая птица, но и самое быстрое живое существо.

© Fernando Cortes

По словам экспертов, в быстром пикирующем полете сапсан может развить скорость до 322 км/ч.

Но стоит отметить, что в горизонтальном полете сапсан уступает первое место стрижу, у которого горизонтальная скорость полета может достигать отметки в 111 км/ч.

Самая быстрая лошадь - английские скаковые лошади

На данный момент эти чистокровные верховые лошади считаются самыми быстрыми. Если выбирать конкретного представителя, то здесь самым быстрым является чистокровный жеребец Бич Рэкит.

© Edoma / Getty Images

Он смог установить абсолютный рекорд среди домашних пород. Во время забега в Мексике на дистанцию в 409,26 метров, Бич развил максимальную скорость равную 69,69 км/ч. Вообще средняя скорость английских скаковых лошадей составляет 60 км/ч.

Самая быстрая рыба - парусник (Istiophorus platypterus)

Эта морская рыба из отряда окунеобразных, живет во всех океанах Земли, предпочитая тропические, субтропические и умеренные воды.

© Marco_Zucchini / Getty Images

Стоит отметить, что парусник активный хищник и способен развивать скорость до 100 км/ч.

Во время экспериментов, в рыболовецком лагере Лонг-Ки, штат Флорида, США, эта рыба смогла проплыть 91 метр за 3 секунды, что равно скорости в 109 км/ч.

Самый быстрый зверь (наземное животное) - гепард (Acinonyx jubatus)

Гепард является самым скоростным наземным животным. Он отличается от других кошачьих тем, что не охотится на добычу, сидя в засаде, предпочитая преследовать ее.

© Hemera Technologies / Photo Images

Сначала гепард, приближается к своей жертве на расстояние примерно 10 метров, особо не пытаясь быть скрытным, а потом пытается поймать потенциальную добычу в коротком забеге. Во время забега он может развить скорость до 110-115 км/ч, при этом скорость 75 км/ч он развивает за 2 секунды. Стоит также отметить, что бежит гепард прыжками длиной 6-8 метров.

Самая быстрая собака - грейхаунд

Вообще мнения о том, какая собака самая быстрая разделяются. Одни говорят, что это охотничья английская борзая, которая может похвастаться очень быстрым бегом на короткие дистанции, что дает им возможность поймать зайца.

© Fredt / Getty Images

Если говорить о гиеновидной собаке, то она способна развивать скорость до 55 км/час и преследовать свою жертву до полного изнеможения.

© herbertlewald / Getty Images

И все же официально, самая высокая скорость среди собак была зафиксирована 5 марта 1994 года в Австралии, когда грейхаунд по кличке Стар Тайтл смог разогнаться до 67,32 км/ч.

Самая быстрая кошка - египетская мау

Эта короткошерстная порода кошек среднего размера может похвастаться представителями полными энергии, которые любят движение и игры. Поэтому египетская мау имеет гибкую и мускулистую форму.

© nature picture / Getty Images

С египетского языка "мау" означает "кошка". Эта кошка может развить скорость до 58 км/час. Кроме этого мау обладают отличным зрением, слухом и обонянием.

Самая быстрая змея - мамба

Официально зарегистрированная скорость этой змеи составляет 11,3 км/час, и это на земле. В ветвях же, мамба еще быстрее.

© makasana / Getty Images

Кроме этого она является одной из самых ядовитых змей на Земле, а в Африке нет другой змеи, которую боялись бы так же сильно, как мамбу.

Самая быстрая черепаха - кожистая черепаха (Dermochelys coriacea)

Среди рептилий эта самая быстрая - в воде она способна достигнуть скорости в 35 км/ч.

© irin717 / Getty Images

Весит такая черепаха 450 кг, а длина ее тела может варьировать от 1,8 до 2,1 метра.

Однако в 1988 году в Харлеке, Великобритания, был найден самец кожистой черепахи, длина тела которого составляла 2,91 метра, а вес 961,1 кг.

Самое быстрое насекомое

В данном случае стоит разделить на скорость на земле и в воздухе. На земле самым быстрым насекомым является американский таракан. Его скорость достигает 5,4 км/час. Стоит отметить, что за 1 секунду он способен пробежать расстояние, которое в 50 раз превосходит длину собственного тела. Если сравнивать с человеком, то это соответствует скорости примерно в 330 км/ч.

© chenlei / Getty Images

Насекомое, являющееся рекордсменом в воздухе, это стрекоза, а именно Austrophlebia costalis, которая в полете может развить скорость до 52 км/ч. Так как существуют разные способы измерения скорости, специалисты не могут однозначно сказать, кто быстрее, разделяясь между стрекозами, бражниками и слепнями.

Когда какое-то событие происходит слишком быстро, мы говорим, что и глазом не успели моргнуть. Человек моргает за 202 мс, бросок гремучей змеи длится не более 90 мс. Долгое время техасского гремучника Crotalus atrox - гордость и любимый объект исследования американских биологов - считали чемпионом по молниеносности броска. Такое мнение сложилось еще в XIX веке, хотя с тех пор никто не удосужился его проверить. В 1954 году скорость броска гремучих змей измерили, используя высокоскоростную фотосъемку, и оказалось, что она несколько ниже, чем полагали, но первенство этих рептилий по-прежнему не оспаривали, пока не вмешался случай.

Доцент университета Луизианы Брэд Мун дал своему аспиранту Дэвиду Пеннингу задание определить зависимость скорости броска змеи от ее размера. Аспирант принялся за дело (помогал ему студент Бакстер Соувел) и обнаружил удивительную вещь: у серых лазающих полозов Pantherophis obsoletus , с которыми работали молодые герпетологи, скорость броска оказалась не меньше, чем у гремучей змеи. Сначала Пеннинг решил, что ошибся, и многократно проверил расчеты. Убедившись, что ошибки нет, исследователи начали целенаправленные эксперименты, в которых кроме 14 хищных, но неядовитых полозов приняли участие представители семейства гадюковых: 6 водяных щитомордников Agkistrodon piscivorus и 12 техасских гремучников (Biology Letters , 2016, 20160011, doi:10.1098/rsbl.2016.0011 ).

Для измерений рептилию помещали в террариум с масштабной сеткой, куда на деревянном стержне вдвигали набитую мягким перчатку. Змея на эту перчатку бросалась, а исследователи снимали все происходящее на видеокамеру, делавшую 250 кадров в секунду. Каждую змею вынудили сделать от четырех до восьми бросков. На основании видеозаписей рассчитали расстояние между мордой змеи и мишенью перед нападением, длительность броска, максимальные скорость и ускорение. Результаты расчетов представлены в таблице. Для сравнения исследователи добавили в нее литературные данные о других представителях семейства гадюковых. Из таблицы следует, что серый полоз нападает быстрее многих ядовитых змей.

Параметры змеиного броска

Все три исследованных вида охотятся на мелких, юрких млекопитающих и страдают от нападения хищников: змеями не прочь поживиться еноты, краснохвостые ястребы, лисы и койоты. Чтобы прокормиться и уцелеть, эти змеи должны действовать очень быстро. Неудивительно, что параметры броска у них сходны, только техасские гремучники нападают с более близкого расстояния. Максимальные значения скорости при атаке составили от 2,1 до 3,53 м/с, а ускорения - от 98 до 279 м/с 2 .

Если змея промахнулась, она не преследует добычу, ей выгоднее кусать жертву, пока та еще не бросилась бежать. Для активизации скелетных мышц млекопитающему нужно от 14 до 151 мс, чтобы сделать заметное движение - по меньшей мере 60–395 мс. Тех 50–90 мс, которые змея тратит на бросок, ей должно хватить для атаки: зверь еще ничего понять толком не успел, а его уже укусили. Однако в естественных условиях все сложнее, чем в экспериментальном террариуме, и змеиная охота далеко не так результативна, как следует из теоретических выкладок. Полозу или гремучнику часто приходится кидаться на животное, которое уже пришло в движение, и настичь его удается благодаря ускорению, которое змея при этом развивает. Именно величина этого ускорения, а не тот факт, что серый полоз по скорости атаки не уступает гремучим змеям, и представляет наибольший интерес.

Максимальные ускорения, которые исследователи наблюдали в ходе экспериментов, - 274 м/с 2 у полоза и 279 м/с 2 у гремучника, - примерно на порядок больше, чем ускорение, которое развивает в прыжке чернохвостый заяц, и на 30% больше, чем у кенгуровой крысы, у которой, возможно, такая реакция сформировалась в ходе эволюции как раз под угрозой змеиного нападения.

Удивительна не только способность змеи так разогнаться, но и ее поразительная выносливость. Люди подобных перегрузок не выдерживают. Пилоты реактивных истребителей, взлетающих с борта авианосцев, испытывают ускорения 27–49 м/с 2 . Не имея специального костюма, они теряют сознание при ускорениях чуть выше 50 м/с 2 . Даже в специальном антигравитационном костюме пилоты не могут встать из положения сидя при ускорении 30 м/с 2 и не в состоянии пошевелить конечностями при 78 м/с 2 . У змей скафандра нет, их голова достаточно далеко от сердца, что затрудняет кровоснабжение, при таком ускорении приток крови к мозгу может прекратиться полностью, но змей, очевидно, спасает малая длительность броска.

В последние годы змеиные атаки привлекают внимание многих исследователей. Они выясняют, активность каких мышц позволяет довольно увесистым змеям с такой скоростью кидаться на мишень, как влияет на них быстрое торможение в конце атаки и неизбежное столкновение с жертвой. Оказалось, кстати, что скорость броска определяет многое, но не все. Важно еще атаковать под определенным углом и вовремя закрыть пасть (Journal of Experimental Zoology A , 2005, 303A, 476–488, doi:10.1002/jez.a.179 ). Водяной щитомордник, который ведет полуводный образ жизни и охотится как на рыбу, так и на мелких грызунов, успешнее действует на суше, хотя скоростные показатели атаки в обеих средах одинаковы - максимальное ускорение достигало примерно 75 м/с 2 . А разница заключается в том, что на земле змея при атаке гораздо выше поднимает голову, шире распахивает рот и быстрее его захлопывает.

Змеи все-таки удивительные существа. Оказывается, мы не очень хорошо их изучили. Кому-то интереснее покажутся особенности поведения, сделавшие змей такими успешными охотниками, а кому-то - их способность без видимых последствий выдерживать чудовищные перегрузки.