Кубическая дефекация у коал¶

Кубическая дефекация — экскременты кубической формы, характерная особенность каловых масс коалы (Phascolarctos cinereus), сумчатого млекопитающего, обитающего в Австралии. Фекалии коалы имеют форму призмы со слегка скруглёнными рёбрами и размером около 2 см в поперечнике, что делает их одним из немногих примеров кубической формы экскрементов в природе. Феномен был описан учёными в начале XXI века и стал предметом исследований в области биофизики и механики мягких тканей.

¶Биология коалы

Коала — сумчатое млекопитающее семейства коаловых, единственный представитель рода Phascolarctos. Взрослая особь достигает массы 4—15 кг в зависимости от ареала: самцы в восточных популяциях крупнее западных. Обитает исключительно в эвкалиптовых лесах Австралии, питаясь листьями эвкалипта — растения, токсичного для большинства животных. Пищеварительная система коалы приспособлена к расщеплению эвкалиптовых листьев: слепая кишка взрослой особи достигает длины около 2 метров и содержит симбиотическую микрофлору, разлагающую целлюлозу и нейтрализующую растительные токсины.

¶Открытие феномена

Кубическая форма экскрементов коалы была отмечена исследователями ещё в первой половине XX века, однако системное изучение этого явления началось в 2010-х годах. В 2018 году группа учёных из Университета Тасмании и Калифорнийского университета в Беркли опубликовала работу, в которой на основе компьютерного моделирования и экспериментов с гидрогелями объяснила механику формирования кубов. Исследование показало, что форма фекалий определяется не анатомией кишечника, а свойствами каловой массы и градиентом влажности в прямой кишке.

¶Механизм формирования

Согласно опубликованной модели, ключевую роль играет неравномерное высыхание каловой массы в прямой кишке. Стенки кишки у коалы имеют переменную жёсткость и эластичность, а влажность кала убывает от центра к периферии. В результате наружные слои фекалий затвердевают и образуют жёсткую «корку», тогда как внутренняя часть остаётся мягкой и продолжает сжиматься. Этот процесс, по аналогии с высыханием глины, приводит к тому, что мягкая сердцевина стягивает уже затвердевшие края, формируя чёткие рёбра и плоские грани.

Модель была проверена экспериментально: исследователи моделировали процесс на гидрогелевых цилиндрах с переменной жёсткостью и получали кубические формы, сходные с экскрементами коалы. Авторы работы подчёркивали, что подобный механизм может работать у других животных при наличии сходных условий — достаточно, чтобы каловая масса была достаточно влажной и однородной, а кишечник обеспечивал неравномерное высыхание.

¶Экологическое значение

Кубическая форма имеет практическое значение для коалы. Плоские грани и рёбра препятствуют скатыванию экскрементов с веток деревьев, на которых коалы проводят большую часть жизни. Это позволяет животному метить территорию: коалы оставляют фекалии на развилках веток, а запах и химический состав кала служат сигналом для других особей. У самок запах фекалий меняется в период течки, что используется в коммуникации между особями.

¶Интересные факты

• Кубическая форма экскрементов коалы — один из немногих примеров кубической геометрии в биологии; природа редко порождает прямые углы.
• Модель формирования кубов была вдохновлена наблюдениями за процессом лепки из глины и применяется в инженерных расчётах при проектировании мягких материалов.
• Молодые коалы (джоуи) в первые месяцы жизни питаются особой «пастой» матери — выделениями слепой кишки, необходимыми для формирования собственной микрофлоры.

¶См. также

• Фекалии
• Метка территории у млекопитающих
• Симбиоз и микробиом кишечника

¶Источники

• Tunstall, S. M., et al. "Mechanics of fecal marking in koalas." Journal of the Royal Society Interface, 2018.
• Charara, M., et al. "The mechanics of defecation in koalas." Soft Matter, 2018.
• Phillips, S. Koala. University of Chicago Press, 2013.