Как слон захватывает предметы хоботом

Слон может удерживать предмет концом хобота, обхватывать его изгибом или поднимать небольшие кусочки с помощью всасывания. Для разных задач подходят разные движения. Хобот сочетает силу и гибкость благодаря мышцам, изменяющим его форму; наружная кожа тоже влияет на то, как он растягивается и сгибается.

Хобот не устроен как рука с костями

Хобот образован вытянутыми носом и верхней губой. Внутри нет костей и хрящевого скелета, который задавал бы постоянные места сгибания. Поэтому движения нельзя описать только поворотом нескольких твёрдых частей вокруг обычных суставов.

На конце хобота есть чувствительные выступы, помогающие поднимать небольшие предметы. У африканских слонов таких пальцевидных выступов два, у азиатских — один. Слово «пальцевидный» описывает форму: это не отдельная кисть с человеческими пальцами.

Крупный предмет можно обхватить большей частью хобота. Маленький требует иной формы контакта. Значит, полезно различать весь гибкий орган и его кончик, а не ожидать одного одинакового захвата для любой вещи.

Сложное движение складывается из простых элементов

В исследовании слонам предлагали предметы разных форм, размеров и массы. Движения записывали с высокой точностью, а строение хобота исследовали методами медицинской визуализации и подробного анатомического анализа.

Авторы показали, что разнообразные действия можно описывать сочетанием ограниченного набора движений. Для этого учитывали изгиб, скручивание и изменение длины. Такая запись позволяла сравнивать действия, которые при обычном просмотре выглядят совершенно разными.

При переносе предмета изгиб, направленный внутрь, распространялся от кончика к основанию хобота. Орган мог также образовывать локальные сгибы, похожие по функции на суставы. Они помогали перемещать кончик из одного положения в другое.

Эти сгибы не являются найденными внутри костными шарнирами. Это способ работы мягкого органа: форму и положение участка меняет мышечное управление. Название «подобие сустава» относится к движению, а не добавляет хоботу скелет руки.

Кожа меняет условия растяжения

В другой работе африканских слонов побуждали дотягиваться хоботом до удалённых предметов при горизонтальном вытягивании. Оказалось, что разные стороны органа растягиваются неодинаково: верхний участок удлинялся сильнее соответствующего нижнего.

Чтобы проверить роль оболочки, исследователи испытали кожу хобота погибшего слона. Крупные складки верхней стороны и мелкие морщины нижней имели разные механические свойства. В выбранном сравнении для растяжения кожи требовалось больше энергии, чем для соответствующего участка мышцы. Это подчёркивает механическую роль оболочки. Верхняя кожа была более податливой и помогала растяжению при изгибе вниз — распространённом способе обхвата предмета.

Поэтому кожу нельзя считать только свободным чехлом поверх работающих мышц. Её жёсткость и рисунок складок влияют на изменение формы всего органа. При этом испытание отдельного образца и движение живого слона — разные части исследования, которые дополняли друг друга.

Для маленьких предметов помогает всасывание

Ещё одна экспериментальная работа изучала захват небольших пищевых объектов в зоопарке. На съёмке слоны поднимали их с помощью втягивания воздуха. Так удавалось захватывать и кучки небольших кубиков овоща, и тонкие хрупкие кусочки.

Исследователи совместили наблюдения с расчётной моделью. В ней размеры носовых отверстий и возможности лёгких объясняли, как создаются подходящие условия для подъёма предметов. Отдельно с помощью ультразвука наблюдали расширение внутренних носовых проходов при всасывании вязкой жидкости.

Таким образом, всасывание — ещё один способ манипуляции, а не обязательная замена обхвату. Захват лёгкого кусочка воздухом и удержание крупного предмета изгибом ставят разные механические задачи. Расчёт скорости воздуха также нельзя выдавать за прямое измерение каждого вдоха любого слона.

На иллюстрации показан целый африканский слон в спокойной позе. Видимый хобот помогает представить внешний орган, но фотография не показывает работу отдельных мышц, изменение носовых проходов или измеренную силу захвата.