Самые самые ….змеи. Ученые впервые измерили скорость, с которой кусает гадюка

Змея нападает так стремительно, что успевает укусить свою жертву четыре раза за доли секунды.Если бы человек двигался с таким же ускорением, то просто терял бы сознание.

Техасский гремучник, притаившийся среди песков или лугов южной Калифорнии (США), - один из самых терпеливых хищников в мире.

Эти змеи, как правило, проводят свою жизнь в одиночестве, прячась в засаде в ожидании следующего обеда.

Ждать они могут долго. В случае необходимости способны обходиться без пищи до двух лет, но как только им представляется шанс, становятся одними из самых опасных и умелых охотников на планете.

И, как и у всех змей, их главное оружие - не в размере и не в силе, а в скорости.

По данным исследования, опубликованного в марте 2016 года, укус змеи занимает от 44 до 70 миллисекунд.

Для наглядности: на то, чтобы моргнуть, у человека уходит примерно 200 миллисекунд. Получается, что за это время особо безжалостная змея способна укусить его аж четыре раза.

Это почти невообразимая скорость: выходит, змеи жалят гораздо быстрее, чем мы можем пошевелиться.

На самом деле, если бы мы двигались с таким же ускорением, как змеи, мы бы просто упали в обморок.

"В большинстве случаев у потенциальной добычи нет никаких шансов уцелеть", - рассказывает Дэвид Пеннинг, сотрудник Университета Луизианы в городе Лафейетте (США).

Он в течение нескольких месяцев наблюдал за гремучниками, а также за самыми разнообразными ядовитыми и безвредными змеями с помощью высокоскоростной камеры.

"Эти хищники способны добраться до цели и нанести удар еще до того, как жертва осознает, что подверглась нападению".




Так быстро могут двигаться не только гремучники. Общее число видов змей на планете оценивается в 3,5 тысячи - от крошечных гадюк до огромных питонов, - но изученных из них очень мало.

Впрочем, даже если брать только те виды, которые уже исследованы, очевидно, что развивать такое поразительное ускорение способны очень многие.

Это связано с уникальной физиологией змей, которая совершенствовалась в течение миллионов лет.

Во-первых, змеи чрезвычайно мускулисты. Тогда как в человеческом теле насчитывается 700-800 мышц, у змей - даже у самых малюсеньких - их от 10 до 15 тысяч.

Как это обилие мышц позволяет змее двигаться с такой головокружительной скоростью - пока неизвестно.

Некоторые считают, что они сжимаются и копят энергию для броска, а потом распрямляются, как пружина.

Однако у змей есть еще более интересная особенность, которая ставит в тупик ученых.

Поскольку эти рептилии нападают с такой скоростью, на их тело воздействуют огромные перегрузки - такие, которые могли бы полностью обездвижить практически любое животное.

Пеннинг обнаружил, что в момент броска на змею воздействует сила, в 30 раз превышающая силу земного притяжения.

При этом самые натренированные летчики-истребители ощущают, что руки и ноги перестают их слушаться уже при перегрузке, в 8 раз превышающей силу притяжения, когда выполняют стремительные трюки в воздухе.

Под воздействием перегрузки в 10 раз больше силы притяжения они быстро теряют сознание.

"Известно, что хамелеоны и некоторые саламандры при нападении стремительно вытягивают язык в сторону добычи, и ускорение при этом может быть гораздо больше, чем у жалящей змеи, - поясняет Пеннинг. - Однако основная разница состоит в том, что таком случае движется только язык, а не мозг".

Головной мозг просто не в состоянии вынести большое ускорение.

"Мозг - это невероятно тонкий орган, который характеризуется сверхчувствительностью к ускорению и ударам, - рассказывает Пеннинг. - Поэтому-то игроки в американский футбол и надевают шлемы, а сотрясение мозга относится к серьезным травмам".

Когда летчик-истребитель подвергается воздействию сильного ускорения, кровь отливает к ногам, лишая головной мозг жизненно необходимого ему кислорода.

Если это происходит слишком быстро, кровь не успевает вернуться обратно к мозгу, и человек теряет сознание.

Однако змеи умудряются справиться с этой трудностью и сохранять полный контроль над ситуацией, двигаясь при этом с гораздо большим ускорением и поражая свою жертву с сокрушительной силой. Отчасти это объясняется строением змеиного черепа.

"Череп змеи невероятно динамичен и подвижен, - говорит Пеннинг. – Наличие в нем большого количества различных суставов придает змее гибкость и маневренность".

Пеннинг считает, что разница при этом такая же, как если "ударить по мешку или ударить по кирпичной стене".

По его словам, "стена стоит на месте и принимает весь удар, а мешок движется, как бы распределяя сотрясение".

Ученые сейчас пытаются выяснить, как ведут себя в таких чрезвычайных обстоятельствах скелет и нервная система змеи.

Полученные знания они собираются использовать для защиты человека в ситуациях, когда на его тело воздействует большая перегрузка.

Мысль о том, что изучение тактики нападения змеи поможет нам проектировать автомобили, которые будут лучше защищать людей от воздействия ударов, может показаться забавной. Но она значительно ближе к реальности, чем можно ожидать.

"Сейчас мы пытаемся выяснить, что именно происходит, когда змея поражает свою жертву", - рассказывает Пеннинг.

"Змеи способны вытянуть голову, замереть, немедленно перестроиться в оборонительную позицию, а затем повторять эти движения вновь и вновь".

"Вопрос в том, что помогает им относительно безболезненно переносить такие нагрузки, и можно ли использовать их секрет в будущем на благо человечества", - заключает он.





Метки:

Биологи впервые точно измерили скорость, с которой гадюка или гремучая змея выбрасывает голову и кусает жертву, выяснив, что змея разгоняется до 100 километров в час всего за 79 миллисекунд, говорится в статье, опубликованной в журнале 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", - заявил Тимоти Хигхэм (Timothy Higham) из университета Калифорнии в Риверсайде (США).

Еще со времен средних веков и даже более ранних эпох существования человечества гадюки, гремучие змеи и прочие представители семейства гадюковых (Viperidae) считаются символом молниеносной реакции, сверхвысокой скорости и почти гарантированной точности попадания в жертву.

Все эти змеи охотятся на мелких млекопитающих и рептилий из засады, выпрыгивая на них 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 живут знаменитые гремучие змеи.

Расставив фотоловушки по территории пустыни, ученые подключили их к компьютеру и централизованно следили за перемещениями и охотой змей, излюбленной жертвой которых являются американские кенгуровые прыгуны (Dipodomys merriami) - крупные грызуны, похожие на тушканчиков, передвигающиеся по пескам пустыни в похожей «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». Когда змея начинала охотиться, компьютер оповещал Хигхэма и его команду, и ученые начинали «вручную» следить за тем, как гадюки пытались поймать прыгунов. Ученые облегчили змеям задачу, разбросав вокруг них семена растений, которыми питаются их жертвы.

Эти наблюдения развеяли один из мифов, связанных с гадюками - оказалось, что они достаточно часто промахиваются, перелетая или недолетая до грызуна, особенно если ему удалось заметить хищника в последний момент перед прыжком гремучей змеи. С другой стороны, оказалось, гадюки действительно двигаются очень быстро и кусают с огромной силой.

В среднем, змея ударяет по грызуну уже через 60-70 миллисекунд после того, как прыгун попадает в радиус удара. За это время голова змеи пролетает около 12-16 сантиметров, двигаясь со скоростью 3,5 метра в секунду и ускоряя свое движение на 170-506 метров на секунду в квадрате. Это соответствует перегрузке в 50g - максимальной отметке, которую может пережить человек - и примерно равно тому, с какой скоростью выбрасываются подушки безопасности в машине.

Несмотря на столь внушительные скорости и ускорение, охота змеи на грызунов заканчивалась успехом лишь в половине случаев - в 50% случаев прыгуны успели среагировать на прыжок змеи и спастись, используя своеобразные «пружины» в своих ногах. В некоторых случаях этого даже не понадобилось, так как змея ошиблась с расчетом «баллистики» прыжка и не долетела до прыгуна.

Как объясняет Хигхэм, эволюционная «гонка вооружений» заставила прыгунов научиться запасать потенциальную энергию в своих сухожилиях и высвобождать ее в критических ситуациях. Когда змея прыгает на грызуна, прыгун неожиданно подпрыгивает вверх на большую высоту, и гадюка пролетает через то место, где он стоял 30 миллисекунд назад.

В ближайшее время авторы статьи планируют провести похожие эксперименты с участием других гадюк и грызунов, которые покажут, является ли гремучая змея рекордсменом по скорости движения и ускорения, или у нее есть достойные конкуренты среди ее родичей.

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.

Ученый: язык хамелеона разгоняется до "сотни" за сотую долю секунды Язык микрохамелеонов оказался одним из самых быстрых и сильных объектов живого мира – он разгоняется до 100 км в час за сотую долю секунды, переживает перегрузки в 260 ускорений свободного падения и вырабатывает примерно 14 киловатт энергии на килограмм массы.

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.


Ученые развеяли миф о существовании "поющих" гадюк в Америке Мифические "поющие" гадюки, о существовании которых часто говорят жители Латинской Америки, на самом деле являются древесными лягушками, квакающими внутри дупел на деревьях.

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.

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

Вид Ускорение, м/с 2 Скорость, м/с Расстояние, см Длительность, мс
Серый лазающий полоз Pantherophis obsoletus 191 2,7 17 75
Водяной щитомордник Agkistrodon piscivorus 175 3,1 14 66
Техасский гремучник Crotalus atrox 157 2,7 11 69
Шумящая гадюка Bitis arietans 72 2,6 21 87
Ботропс Bothrops sp. - 1,23 12,6 81
Щитомордник шеньдао Gloydius shedaoensis - 1,32 13 -
Белогубая куфия Trimeresurus albolabris 62,1 1,52 12 85

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.

На чтение 3 мин. Просмотров 4.1k. Опубликовано 14 октября, 2014

Самая большая в мире змея
Сетчатый питон. 12,2 м.
Вероятно, является самой длинной змеей в мире. Самые крупные особи номинативного подвида могут достигать в длину 10 м и более. Однако чаще встречаются особи длиной 4-8 м. Рекордный экземпляр сетчатого питона, живший в одном из зоопарков, по неподтвержденным данным достигал в длину 12,2 м

Самая маленькая змея в мире.
Барбадосская узкоротая змея.
На сегодняшний день самый крупный образец этого вида едва достигает 10,4 см.Питаются эти змеи исключительно термитами и личинками муравьев. Живут всего один сезон – от весны до осени. Одна самка змеи откладывает, как правило, одно большое яйцо, из которого следующей весной появляется потомство. Что интересно, новорожденная змейка достигает практически половины длины матери, в отличие от больших змей, у которых размеры детей равны приблизительно одной десятой длины тела родителей. Размеры детеныша барбадосской узкоротой змеи обусловлены граничными условиями выживания.

Самая ядовитая змея.
Тасманийская тигровая змея.
Тут может возникнуть много споров, но по уровню агрессивности, токсичности яда и скорости наступления смерти тигровая змея лидер среди ядовитых змей. Обитает на острове Тасмания.

Самая агрессивная змея.
Желтобрюхий полоз.
Желтобрюхий полоз довольно крупная змея, в длину она достигает двух метров, и считается самой агрессивной не только в Европе, но и во всем мире. При встрече с человеком, она даже не пытается скрыться, а напротив, сама бросается в атаку. Довольно крупные экземпляры могут совершать прыжки до 1 метра, при этом приняв угрожающую позу, и громко шипя кидаться прямо в лицо врага. Радует одно-он не ядовит!

Самая распространенная змея.
Гадюка обыкновенная.
А вот и змейка которую довелось повстречать наверное каждому. И она тоже в нашем топе как самая распространенная на планете!

Самая большая ядовитая змея.
Королевская кобра.
Она обитает в Индии и Индокитае. Длина этих пресмыкающихся может доходить до 5,5 метров. Они очень часто обитают рядом с человеком, причиной чему стала вырубка тропических лесов. Питается кобра, как ни странно, другими видами змей. Бывают случаи, что она может нападать на них, когда те уже охотятся на добычу.

Самая маленькая ядовитая змея.
Африканская гадюка.
Обитает она на побережье Намибии в песчаных дюнах. Ее длина в среднем составляет 20-23 см. У нее очень необычный способ охоты, змея закапывается в песок, при этом наружу торчат только глаза и кончик хвоста, который служит приманкой. Необходимую влагу эти рептилии получают из своих жертв. Они также слизывают с себя конденсат, что позволяет им выжить в таких суровых условиях без воды

Самая тонкая змея.
Обыкновенная ремневидная.
Ее длина 2 метра, толщина при этом 1-2 см. Выглядит змея довольно необычно – голова намного больше, чем тело. Обитают они исключительно на деревьях и питаются улитками и слизнями. Их оружие для охоты – заостренные клыки безопасны для человека.

Самая быстрая змея.
Черная мамба.Убежать от этой змеи практически невозможно, ее скорость в среднем 11 километров в час, а на ровной местности, при коротких бросках, скорость может достигать 16-19 км/ч.

Самая ядовитая морская змея.
Морская змея Белчера. При одном укусе выделяемый яд может вызвать летальный исход у 250 тыс мышей.