W 1,5 sekundy taka trąba wciąga 3,7 litra. Dużo… w końcu to 7 dużych piw! W 1,5 sekundy!
Wszyscy wiemy, że słoń dużo je i pije bo jest duży, jednak zagadnienie to z pozoru oczywiste jest bardziej skomplikowane.
Naukowcy zadumali się nad tematem i zadali pytanie ALE JAK? Jak w ciągu kilkunastu godzin dnia ma taki przerób i tak sprawnie mu to idzie?
Prosta wiedza internetowa oczywiście mówi nam, że słoniowa trąba to ogromna ilość mięśni, ale nie o same mięśnie chodzi, a o proces.
Słonie rozszerzają nozdrza, aby uzyskać więcej miejsca w trąbach, co pozwala im zgromadzić do 5,5 litra wody. Potrafią również wchłonąć trzy litry na sekundę – prędkość 30 razy większą niż ludzkie kichnięcie (150 metrów na sekundę / 330 mil na godzinę).
Początkowo jak to liczyli i liczyli to im się nie mieściło, w takim słoniu nie zgadzało.
Badania przeprowadzone przez Georgia Tech College of Engineering miały na celu lepsze zrozumienie fizyki działania słoni, które wykorzystują trąby do poruszania i manewrowania przy pomocy powietrza, wodą, pożywieniem jak i innymi przedmiotami.
Chcieli również dowiedzieć się, czy mechanika ta może zainspirować stworzenie bardziej wydajnych robotów wykorzystujących ruch powietrza do trzymania i przesuwania przedmiotów.
Słonie są jedynymi zwierzętami, które potrafią wykorzystywać siłę ssącą zarówno na lądzie, jak i pod wodą.
Niewiele wiedzieli o tym, jak używa trąby do pobierania lekkiego pożywienia i wody – stwierdził Andrew Schulz, doktorant inżynierii mechanicznej na Georgia Tech, który kierował badaniem.
Ich trąby mogą się rozszerzać w razie potrzeby.
Schulz i zespół z Georgia Tech współpracowali z weterynarzami w zoo w Atlancie, badając słonie podczas jedzenia różnych pokarmów.
Na przykład, duże kawałki brukwi zwierzę chwytało i zbierało. Wsysało mniejsze kawałki i wydawało głośny dźwięk odkurzacza zanim przeniosło warzywa do pyska.
Aby dowiedzieć się więcej o ssaniu, naukowcy podali słoniom chipsa (chodziło o lekkość), po czym mierzyli przyłożoną siłę. Czasami zwierzę naciskało chips i wdychało, utrzymując go na końcu trąby bez jego złamania. Innym razem słoń ssał z pewnej odległości, przyciągając chips do krawędzi trąby. Porównali to dzialanie do stosowania szwajcarskiego scyzoryka.
Jeden z etapów badania obejmował obserwacje i pomiary słonia wciągającego płyn z akwarium. Zespół badaczy był w stanie zmierzyć czas trwania wdechu i objętość. W zaledwie 1,5 sekundy trąba wciągnęła 3,7 litra. Dużo… w końcu to 7 dużych piw! W 1,5 sekundy!
Za pomocą sondy ultradźwiękowej dokonano pomiarów ścianek tułowia i zaobserwowano, jak działają jego wewnętrzne mięśnie.
Kurcząc te mięśnie, zwierzę rozszerza nozdrza nawet o 30 procent. Zmniejsza to grubość ścianek i zwiększa objętość nosa o 64 procent.
Zwyczajnie dla naukowców na początku to wszystko nie miało sensu bo przewód nosowy słonia jest stosunkowo mały i wdychał on więcej wody niż powinien.
Na to zagadnienie odpowiedziała obserwacja rozszerzających się nozdrzy na obrazach ultrasonograficznych. Powietrze otwiera ścianki, a zwierzę może zmagazynować znacznie więcej wody.
Na podstawie zastosowanego ciśnienia Schulz i zespół zasugerowali, że słonie wdychają z prędkością porównywalną z pociągami ekspresowymi, pędzącymi z prędkością 480 km/h.
Czynnikiem umożliwiającym słoniom pobieranie pokarmu metodą ssania jest właśnie ciśnienie w płucach. Słonie mogą generować tak wysokie ciśnienie w płucach ze względu na swój wyspecjalizowany układ oddechowy.
Rozciągliwa sieć włókien kolagenowych wypełnia przestrzeń opłucnej, luźno łącząc płuca ze ścianą klatki piersiowej, ale wydaje się nie ograniczać ruchów płuc i klatki piersiowej. Ta struktura anatomiczna przyczynia się do tak dużej prędkości powietrza, że umożliwia manewrowanie ssaniem.
Wykazano, że powięź wewnątrzpiersiowa u słoni jest osiem razy grubsza niż u ludzi, królików, szczurów i myszy, co może umożliwiać dodatkowe ciśnienie w ich płucach.
Te różnice anatomiczne mogą być prawdopodobnymi przyczynami, dla których słonie mogą generować tak duże prędkości powietrza, wynoszące 30-krotność prędkości rozpylania podczas kaszlu lub kichnięcia człowieka i jest porównywalne z prędkością pociągu dużych prędkości.
Źródła:
Andrew K. Schulz, Jia Ning Wu, Sung Yeon Sara Ha, Greena Kim, Stephanie Braccini Slade, Sam Rivera, Joy S. Reidenberg, David L. Hu; Suction feeding by elephants. J R Soc Interface 1 June 2021; 18 (179): 20210215.http://Suction feeding by elephants | Journal of The Royal Society Interface | The Royal Society https://share.google/DgU9WqNYCtuI94Xx3
A.K. Schulz, M. Boyle, C. Boyle, S. Sordilla, C. Rincon, S. Hooper, C. Aubuchon, J.S. Reidenberg, C. Higgins, & D.L. Hu, Skin wrinkles and folds enable asymmetric stretch in the elephant trunk, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 119 (31) e2122563119, (2022). http://Skin wrinkles and folds enable asymmetric stretch in the elephant trunk – PMC https://share.google/IkWYP2iupj7Q6DYJz
How an Elephant’s Trunk Manipulates Air to Eat and Drink, Jason Maderer, 01 June 2021, Georgia tech, Colege of Engineering http://How an Elephant’s Trunk Manipulates Air to Eat and Drink https://share.google/xi0lZxaXfiGt8Pcpp