Команда дослідників вирішила перевірити, чи можна пояснити кубічну форму випорожнень вомбатів вмістом у них води — подібно тому, як пояснюють геологічне явище стовпчастої окремості. Однак у ході експериментів з крохмалем з'ясувалося, що призматичні стовпи в базальтових лавах і кубічні фекалії вомбатів мають мало спільного. Натомість вчені вважають, що створені ними моделі для експерименту допоможуть пов'язати довжину фекалій зі здоров'ям кишківника. Робота опублікована у Soft Matter.
Кубічні фекалії вомбата. Yang et al. / Science, 2021
👋 Підпишіться на наш телеграм-канал! А ще у нас є ютуб 🎬
Що вивчали вчені?
Розрізняти тварин та вивчати їх вченим часто допомагають їхні фекалії, зокрема за своєю формою. Втім, механізми, відповідальні за різномаїття форм випорожнень тварин, досі лишаються погано вивченими. До прикладу, славнозвісні кубічні фекалії вомбатів формує нерівномірна еластичність стінок кишківника тварин. Чергування жорсткіших та еластичніших ділянок дозволяє вомбатам створювати з випорожнень шестикутники, які ті навіть пристосували для мічення територій. Втім, ці особливості не можуть пояснити, як фекалії формуються вздовж осі кишківника: фрагментуються з майже регулярною довжиною. У свому дослідженні вчені з університетів США, Австралії і Тайваню вирішили пошукати відповіді у геологів.
Самка вомбата з дитинчам. Yang et al. / Science, 2021
Як геологія може пояснити кубічні фекалії?
Геологам відоме так явище як стовпчаста окремість — формування призматичних стовпів у вулканічних породах. Прикладом є геологічна формація Дорога Гігантів, що в Ірландії, де узбережжя всипане шестикутними утвореннями. Їхню появу вчені пояснюють особливостями остигання лави, де формування тріщин пов'язане із вмістом вологи. Вищі швидкості потоку вологи призводять до різниці в її концентрації у зовнішніх шарах порівняно з внутрішніми, що призводить до росту напруги та появі тріщин. Таким чином, розмір фрагментів пов'язаний степеневою залежністю зі швидкістю втрати вологи, а степінь визначається геометрією та процесами тепло- та вологоперенесення.
Дорога Гігантів в Ірландії. Wikimedia Commons
У своєму дослідженні вчені вирішили експериментально і теоретично перевірити, чи можна таким самим чином пояснити і кубічність фекалій вомбатів та інших тварин. Тож науковці озброїлися зразками випорожнень, а також виготовили крохмальну суспензію, яка б слугувала експериментальним матеріалом.
Що показали експерименти?
Дослідники надихнулися експериментами геологів із крохмалем, який при висиханні також утворює характерні тріщини. Однак замість широких чаш, що імітували б відкриту поверхню, використали жолоби, що нагадували б кишківник тварини. Змішавши 1 до 1 крохмаль з водою вони лишили його висихати під лампами. Так з'ясувалося, що залежність між потоком рідини та відстанню між тріщинами визначається показником степеня -0,46. Цей же показник вони оцінили в -2,08, аналізуючи дані маси, довжини кишківника та вживання води 22 видами тварин, включно з людиною.
Схема експерименту. Benjamin Magondu et al. / Soft Matter, 2023
Вчені дійшли висновку, що розмір гранул у фекаліях зменшується з ростом швидкості висихання, однак через значну різницю в отриманих показниках степеня, науковці підсумовують, що на кубічність фекалій вомбатів впливають додаткові механізми. І хоча гіпотеза не підтвердилася, створені в ході дослідження моделі допоможуть у пошуках зв'язку між довжиною фекалій та здоров'ям кишківника як у тварин, так і у людей.
Зв'язок між довжиною фекалій та масою тіла. Червоними крапками позначено тварин, що випорожнюються кульками, а чорними - циліндричною формою. Benjamin Magondu et al. / Soft Matter, 2023
Що ще слід знати про фекалії
🤽Плавучість випорожненням забезпечують газогенні бактерії у кишківнику
🐼Конячі фекалії допомагають пандам захиститися від холоду
🐝Також фекаліями свої вулики від шершнів захищають бджоли