Видео

Транскрипт

Давайте начнем это видео c того, что сбросим мышь, собаку и слона

с небоскреба на что-то мягкое.

Скажем, на кучу матрасов.

Мышь приземлится и на мгновение будет оглушена,

затем она встряхнется

и уйдет довольно раздраженной,

потому что то, что мы сделали, довольно грубо

Собака переломает все кости

и умрёт обычным образом,

а слон превратится в красную лужу из костей и внутренностей

и у него не будет никакой возможности рассердиться на нас.

Почему мышь выживает,

а слон и собака - нет?

Всё дело в размере.

Он является наиболее недооцененным параметром живых существ.

Размер влияет на природу нашего существования,

на то, как мы устроены, как мы собираем информацию о мире, как мы живем и умираем.

Так происходит, потому что законы физики по-разному действуют на животных разных размеров.

Жизнь охватывает семь порядков величины, от невидимых бактерий до клещей, муравьев,

мышей, собак, людей, слонов и синих китов. Существа разных размеров живут в своих собственных

уникальных вселенных, рядом друг с другом, каждая со своими собственными правилами, достоинствами и

недостатками. Мы изучим эти разные миры в других видео.

Теперь давайте вернёмся к первому вопросу: почему наша мышь пережила падение? Потому, что от

изменения размера изменяется все; это принцип, который мы встретим еще не раз.

Очень маленькие вещи, например, практически неуязвимы к падениям с

большой высоты, потому что чем меньше ты, тем менее на тебя влияет

гравитация. Представьте себе сферическое животное

размером с небольшой шарик. Он имеет три характеристики: его длина, площадь его поверхности,

(которая покрыта кожей) и его объем, или все что внутри него, например органы,

мышцы, надежды и мечты. Если мы сделаем его, скажем, в десять раз выше, размером

с баскетбольный мяч, остальные его характеристики вырастут не в десять раз. Поверхность его кожи

вырастет в 100 раз, а то что внутри (его объем) вырастет в 1000 раз. Объем

определяет вес, или, если точнее, массу животного. Чем больше масса тела,

тем выше будет кинетическая энергия тела перед тем, как оно ударится о землю и

тем сильнее будет удар. Чем больше площадь поверхности по отношению к объему

или массе тела, тем больше этот удар распределится и смягчится, а также

тем больше сопротивление воздуха замедлит падение. Слон настолько велик, что он имеет

крайне малую площадь поверхности по соотношению к его объему. Поэтому много кинетической энергии

распределяется на небольшом пространстве и воздух не замедляет его вообще.

Именно поэтому он разлетается во все стороны клейкой массой при

ударе о землю. Насекомые - полная противоположность по массе, имеют огромную площадь поверхности

по отношению к крошечной массе, так что вы можете буквально выбросить муравья из самолета

и это не причинит ему серьезного вреда. Но хотя падение не имеет значения в малом

мире,там есть другие силы, которые безвредны для нас, но крайне опасны

для маленьких существ. Например, поверхностное натяжение, которое превращает воду в потенциально

смертоносное вещество для насекомых. Как это работает ? Вода имеет тенденцию слипаться сама с собой,

Ее молекулы притягиваются друг к другу силой под названием

сила сцепления, которая создает напряжение на ее поверхности, которое можно рассматривать

как невидимую кожу. Для нас эта кожа так слаба, что мы даже не замечаем

ее обычно. Если вы промокли, то около 800 граммов воды или около одного процента от вашего

веса тела к вам прлипнет. К мокрой мыши пристанет около трех граммов воды,

что составляет более чем 10% от веса ее тела. Представьте себе, что восемь бутылок, полных воды,

прилипло к вам при выходе из душа. Но для насекомых сила

поверхностного натяжения воды настолько сильна, что контакт с водой это вопрос жизни

и смерти. Если бы мы уменьшили вас до размера

муравья и вы коснулись воды, это было бы как если бы вы вляпались в клей. Он

быстро поглотит вас, вы не сможете преодолеть его поверхностное натяжение,

и вы утонете. Но эволюция сделала насекомых водоотталкивающими. Во-первых, их экзоскелет

покрыт тонким слоем воска, как автомобиль. Это делает их поверхность

по крайней мере, частично, водоотталкивающей, так как воде к ней сложно прилипнуть. Многие насекомые

также покрыты мелкими волосками, которые служат в качестве барьера. Они значительно увеличивают

площадь их поверхности и предотвращают соприкосновение каплей и их экзоскелета

и позволяют легче избавиться от капельки. Для того, чтобы использовать поверхностное натяжение

эволюция начала использовать нанотехнологии за миллиарды лет до нас. Некоторые насекомые

приобрели поверхность, покрытую короткими и чрезвычайно плотными волосками,

отталкивающими воду. Некоторые имеют больше миллиона волосков на квадратный миллиметр. Когда

насекомое погружается под воду воздух остается внутри их меха и образует слой воздуха.

Вода не может войти в него, потому что их волоски слишком маленькие, чтобы нарушить ее поверхностное натяжение.

Но еще лучше то, что в то время как кислород из воздушного пузыря выходит, новый кислород

благодаря диффузии попадает в пузырь из воды вокруг, в то время как диоксид углерода,

диффундирует наружу в воду. Так насекомое экипировано наружными легкими

и в принципе может дышать под водой благодаря поверхностному натяжению.

Это тот же принцип позволяет водомерке ходить по воде,

крошечные водоотталкивающие волосики. Чем меньше вы становитесь, тем страннее становится окружающая среда.

В какой-то момент даже воздух становится все более и более плотным. Давайте теперь уменьшимся

до самого маленького известного насекомого, размером с половинку зерна соли,

только 0,15 мм в длину: Оса-крошка. Она живет в мире, даже более странном, чем

другие насекомые. Для нее сам воздух это как тонкое желе, сиропообразная масса,

окружающая их все время. Двигаться сквозь него не просто. Полет

на таком уровне не выглядит как элегантное парение; они должны как бы хвататься и

держаться за воздух. Поэтому их крылья выглядят как большие волосатые руки, а не так, как крылья других насекомых.

Они буквально плывут через воздух, как крошечный отвратительный инопланетянин через

сироп. Все будет становится более и более странно по мере того,

как мы будем изучать разнообразие размеров. Законы физики

настолько различны для каждого размера, что эволюция вынуждена была подстраиваться под них

снова и снова, пока жизнь увеличивалась в размерах за прошедший миллиард лет. Так почему же

нет муравьев размером с лошадь? Почему нет слонов размером с амебу? Почему?

Мы обсудим это в следующей части.

У нас есть ежемесячный информационный бюллетень, подпишитесь, если

вы не хотите пропустить новые видео, а также получите дополнительные видео.